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复旦揭示大气污染化学机制

发布时间:2018-07-25来源:中国化工报点击量:842
复旦大学环境科学与工程系教授王琳和他的科研团队首次发现并证实了我国典型城市上海大气中的硫酸—二甲胺—水三元成核现象,揭示了大气新粒子形成的化学机制,为我国大气颗粒物污染防治政策的制定提供了新的科学证据。7月20日,研究结果以《中国典型超大城市的硫酸—二甲胺大气新粒子形成事件》为题发表于国际顶级学术期刊《科学》。

  在此之前,污染城市大气中的大气新粒子形成事件的化学与物理机制一直是一个未解之谜。对于他们的发现,王琳给出了一个比喻:“这相当于我们从133倍于地球人口数的气体分子中找出了最关键的那2个,一个是硫酸分子,另一个是二甲胺分子,他们碰到一起,就可能发生大气新粒子形成事件了。”

  在大众观念中,工厂和汽车的尾气排放是造成PM2.5颗粒物污染的主要原因之一,然而这只是“一次排放”。除了“一次排放”,时常发生着的还有颗粒物的“二次形成”。“二次形成”不仅会增加颗粒物的重量,更会形成新的大气新粒子,让大气中的颗粒物变得更重、更多。

  利用国际上最新发展的纳米颗粒物粒径放大技术,王琳团队测得了上海城市大气中1~700纳米大气颗粒物的粒径分布浓度,获得了大气新粒子的形成速率和成长速率;并应用大气常压界面—飞行时间质谱和硝酸根试剂离子化学电离—飞行时间质谱技术,测量了大气新粒子形成事件期间大气中性和带电分子团簇的化学组分。

  研究结果表明:一个气体硫酸分子和一个二甲胺分子随机碰撞,通过氢键形成稳定的分子簇,分子簇通过与其他硫酸分子、二甲胺分子或其他硫酸—二甲胺团簇的碰撞继续生长;一定尺寸以后,其他物种加入这个过程,并最终形成大气新粒子。研究还首次在外场观测中发现并证实硫酸—二甲胺—水三元成核机制可以用于解释我国典型城市大气中的大气新粒子形成事件。

  未来,该项目团队在现有的硫酸—二甲胺—水三元成核化学机制框架下,进一步明确我国城市大气新粒子形成事件中的前体物主控因素,理解城市大气新粒子形成事件与雾霾形成的关系,从而助力国家推出更有针对性的污染防控措施。

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