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我國科學家揭示上海大氣污染納米微細粒子形成化學機制
2018-07-21 16:16:25 來源: 新華網
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  新華社上海7月21日電(記者 吳振東)近日,我國科研團隊首次發現並證實了上海大氣中的硫酸——二甲胺——水三元成核現象,揭示了上海大氣污染納米微細粒子形成,也就是所謂大氣新粒子形成的化學機制。這為我國大氣顆粒物污染防治政策的制定提供了新的科學證據。

  7月20日,該研究成果以《中國典型超大城市的硫酸——二甲胺大氣新粒子形成事件》為題發表于國際頂級學術期刊《科學》。

  據論文通訊作者、復旦大學環境科學與工程係教授王琳介紹,由人類活動或自然活動所帶來的大氣顆粒物直接排放,在科學上叫作“一次排放”,然而,在空氣中時常發生著的,還有顆粒物的“二次形成”,其中的一種形成過程是:大氣中部分氣體分子隨機碰撞,通過分子間作用力或化學鍵而生成分子團簇,分子團簇進一步生長則形成了納米微細粒子,也就是大氣新粒子,期間發生了從氣體到凝聚態的相變。這些納米微細粒子的繼續生長,則可造成大氣PM2.5污染。

  “這種過程會大幅增加顆粒物的數量濃度,我們團隊就是關注這個變‘多’的過程,研究城市空氣中的大氣新粒子是怎麼形成的。”王琳説。

  利用國際上最新的納米顆粒物粒徑放大技術,通過長達三年半的大氣觀測與數據分析,王琳團隊研究證實,在上海大氣新粒子的形成過程中,一個氣體硫酸分子和一個二甲胺分子隨機碰撞,通過氫鍵形成穩定的分子簇,分子簇通過與其他硫酸分子、二甲胺分子、水分子或其他硫酸——二甲胺團簇的碰撞繼續生長;一定尺寸以後,其他物種(例如極低揮發性有機化合物)開始加入這個過程,並最終形成大氣新粒子。

  解釋了高污染城市大氣中的大氣新粒子形成事件,就能為我國大氣顆粒物污染尤其是大氣顆粒物的二次形成提供潛在的防治措施,也有助于更好地理解我國霧霾污染和更大尺度上的全球氣候變化。

  王琳認為,在中國典型的城市環境中,除了加強對污染物一次排放的監測和管理,對污染物的二次形成也應予以同樣程度的關注和重視,對參與大氣新粒子形成過程中的關鍵化學物種應該有更具針對性的控制,如減少二氧化硫排放、提高生産生活污水處理能力等,從而有效降低空氣中顆粒物的數量濃度,減輕我國大氣顆粒物污染。此外,如將這一機制運用于全球氣候模式中,能更好地模擬全球大氣顆粒物乃至雲凝結核的數目,理解整個地球的氣候變化趨勢。

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【糾錯】 責任編輯: 王頔
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