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科学家揭示中国典型城市大气污染微粒形成的化学机制

2018年07月20日 16:23 来源:中国新闻网 参与互动 
科学家揭示中国典型城市大气污染微粒形成的化学机制
    应用硝酸根试剂离子化学电离-飞行时间质谱技术所识别的大气痕量物种的质量亏损图。研究图表

  中新网上海7月20日电 (陈静 巩持平)污染城市大气中的纳米微细粒子是怎样由不可胜数的空气分子形成的?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。

  经过9年不懈努力,复旦大学环境科学与工程系教授王琳及其科研团队首次发现并证实了中国典型城市——上海大气中的硫酸-二甲胺-水三元成核现象,揭示了上海大气污染纳米微细粒子形成,即,大气新粒子形成的化学机制,为中国大气颗粒物污染防治政策的制定提供了新的科学证据。

  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》 为题发表于在国际顶级学术期刊《科学》(Science)。

外场观测所测得的大气新粒子形成速率与实验室模拟的对比。研究图表
外场观测所测得的大气新粒子形成速率与实验室模拟的对比。研究图表

  据介绍,该研究成果有望解释高污染城市大气中的大气新粒子形成事件,从而为中国的大气颗粒物污染尤其是大气颗粒物的二次形成提供潜在的防治措施,也有助于更好地理解我国的雾霾污染和更大尺度上的全球气候变化。

  据了解,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。王琳说:“这是由人类活动或者自然活动所带来的大气颗粒物直接排放,被称为‘一次排放’。”王琳介绍,除了“一次排放”,在空气当中,时常发生着的,还有颗粒物的“二次形成”,且过程更加复杂。

  王琳认为,在中国典型的城市环境中,除了加强对污染物一次排放的监测和管理,对污染物的二次形成也应予以同样程度的关注和重视。王琳说,“‘二次形成’让大气中的颗粒物变得更‘重’、更‘多’。”

  据悉,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,是大气化学研究领域的难点之一。从2014年3月到2016年2月,王琳团队针对这一难题在上海开展了长达两年的连续大气观测。据透露,2016年3月到2017年7月,研究人员和来自芬兰赫尔辛基大学的合作者一起,完成了对收集来的海量数据的系统整理和深入分析。

  研究结果表明,在中国典型城市上海大气新粒子的形成过程中,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(例如极低挥发性有机化合物)开始加入这个过程,并最终形成大气新粒子。

  王琳指出,得益于此项研究中提出的化学机制,参与大气新粒子形成过程中的关键化学物种得到更有针对性的控制,则有望有效地降低空气中颗粒物的数量浓度,减轻中国的大气颗粒物污染。另外,从更大的维度来看,将这一机制运用于全球气候模式中,能更好地模拟全球大气颗粒物乃至云凝结核的数目,更好地理解整个地球的气候变化趋势。(完)

【编辑:刘湃】

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