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NO2氧化SO2不重要,但极大促进O2在颗粒物表面氧化SO2


        
近日北京大学环境科学与工程学院朱彤教授课题组在利用显微拉曼光谱研究大气颗粒表面多相反应方面取得了一系列进展,发表了多篇论文。

大气多相反应在中国灰霾形成中可能起着重要作用(Zhu et al., 2011),但相关的研究由于涉及因素众多,各因素的影响及相互作用复杂,反应过程、速率和机理不明确,具有很大的挑战。该课题组开发了基于拉曼研究单颗粒表面多相反应动力学的研究方法。该方法可以直接在单个大气颗粒物水平上原位研究多相反应,同时观测颗粒的化学组成和形貌,适用反应持续时间范围大,不易受相变和液态水的影响,从而有利于在接近实际大气颗粒物存在条件下研究多相反应过程,与传统的多相反应研究方法相比具有很大的优势(Zhao et al., 2011)。

利用显微拉曼技术,该课题组针对实际大气中NO2氧化SO2是否是大气颗粒物硫酸盐的重要生成途径这一尚未明确的重要科学问题开展了较系统的研究。研究测定了NO2与SO2的直接多相反应中SO2在颗粒物上的摄取系数,发现NO2直接多相氧化SO2的速率并不快,提出了NO2对SO2的直接多相氧化在实际大气中硫酸盐的生成中并不重要的证据(Zhao et al., 2018)。进一步研究发现,NO2可通过引发自由基链反应而造成O2氧化SO2, 从而极大地增强SO2的氧化速率。NO2与O2在硫酸盐的生成中可能起到重要的协同作用(Yu et al., 2018)。

这些基于实验室研究的结果仍需在实际大气观测中进行进一步的证实,并在数值模式中推广应用。目前相关的研究正在开展中。
      该课题组基于显微拉曼光谱研究大气颗粒物表面多相反应的相关研究在中国科学(Science China)、环境科学(Journal of Environmental Sciences)、大气化学与物理(Atmospheric Chemistry and Physics)上发表了多篇论文,其中两篇论文分别被Science China 和Journal of Environmental Sciences以封面形式重点报道。

相关论文:

Yu, T., Zhao, D., Song, X., and Zhu, T.: NO2-initiated multiphase oxidation of SO2 by O2 on CaCO3 particles, Atmos. Chem. Phys., 18, 6679-6689, 10.5194/acp-18-6679-2018, 2018.
    文章链接:http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=1&SID=6Bgze1NeiLAdHiNMnaU&page=1&doc=1

Zhao, D., Song, X., Zhu, T., Zhang, Z., Liu, Y., and Shang, J.: Multiphase oxidation of SO2 by NO2 on CaCO3 particles, Atmos. Chem. Phys., 18, 2481-2493, 10.5194/acp-18-2481-2018, 2018.
    文章链接:http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=1&SID=6Bgze1NeiLAdHiNMnaU&page=1&doc=2

Zhao, D. F., Zhu, T., Chen, Q., Liu, Y. J., and Zhang, Z. F.: Raman micro-spectrometry as a technique for investigating heterogeneous reactions on individual atmospheric particles, Science China-Chemistry, 54, 154-160, 10.1007/s11426-010-4182-x, 2011.
    文章链接:http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=7&SID=6Bgze1NeiLAdHiNMnaU&page=1&doc=1

Zhu, T., Shang, J., and Zhao, D. F.: The roles of heterogeneous chemical processes in the formation of an air pollution complex and gray haze, Science China-Chemistry, 54, 145-153, 10.1007/s11426-010-4181-y, 2011.
    文章链接:http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=11&SID=6Bgze1NeiLAdHiNMnaU&page=1&doc=1

Wang, M., Zheng, N., Zhu, T., Shang, J., Yu, T., Song, X., Zhao, D., Guan, Y., and Tian, Y.: Using X-ray computed tomography and micro-Raman spectrometry to measure individual particle surface area, volume, and morphology towards investigating atmospheric heterogeneous reactions, Journal of Environmental Sciences, 2018, 69:23-32, https://doi.org/10.1016/j.jes.2018.03.015, 2018.
    文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1001074218300305?via%3Dihub