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首次揭示华北地区重霾污染化学机制

来源:广东科技报 2017-02-06 11:17:40
  日前,暨南大学环境与气候研究院苏杭教授与德国马克斯普朗克化学研究所及清华大学科研人员合作,在新一期Science子刊《科学·进展》(Science Advances)上发表了题为《Reactive nitrogen chemistry in aerosol water as a source of sulfate during haze events in China》的研究论文。该论文首次揭示了我国华北地区(北京)重霾污染期间大气颗粒物吸附的水分中二氧化氮(NO2)与二氧化硫(SO2)的化学反应是硫酸盐迅速生成的化学机制。

  近年来北京及华北地区冬季雾霾频发,影响大约4亿人的身体健康和日常生活。测量结果表明,硫酸盐是重污染期间大气细颗粒物PM2.5中的重要化学组分,是由一次排放的SO2气体在大气中经过氧化过程而生成的。但重雾霾期间,大气光化学被显著削弱,无法提供硫酸盐生成所需的氧化剂。因此对未知氧化过程的探索成为是解释重霾形成过程的关键。

  暨南大学苏杭教授的研究团队结合外场观测、模型模拟和理论计算等手段,经研究发现,在雾霾的液态水中,NO2可以作为氧化剂将SO2转化为硫酸盐。该反应在中国北方地区特有的弱酸性环境下可以迅速进行,进而解释灰霾期间硫酸盐的迅速生成。该反应具有自加速度特点:硫酸盐的生成增加了PM2.5及其液态水的浓度,高浓度的液态水进一步促进了硫酸盐的生成,导致污染加剧。基于这一研究结果,优先降低氮氧化物的排放有助于在降低PM2.5中硝酸盐的同时大幅降低雾霾期间硫酸盐的污染水平,取得事半功倍的效果。该成果作为暨大与德国马克斯普朗克化学研究所联合项目的重要研究进展,其后续研究也得到国家自然基金委《中国大气复合污染的成因与应对机制的基础研究》重大研究计划重点项目的资助。

  《Science Advances》(《科学·进展》)为《Science》杂志所属的美国科学促进会(AAAS)于2015年新创办的开放获取在线期刊杂志,着重于发表重要的、撰写精良、广受关注而且在专业上得到良好贯彻的、原创性研究和评论文章。
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