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    利用傳統硫同位素探索霧霾硫酸鹽顆粒物形成機制

    硫酸鹽氣溶膠是大氣顆粒物,特別是霧霾的重要組成部分。在霧霾事件中,絕大多數硫酸鹽氣溶膠是二氧化硫氣體被氧化的產物,而且該反應的速率在霧霾條件下會比平時高出一個數量級,所以了解其具體化學機制對于了解霧霾的形成過程具有至關重要的作用。這一反應的氧化物可以是氫氧自由基,臭氧,過氧化氫,二氧化氮以及金屬離子催化條件下的氧氣。除了氫氧自由基氧化是在氣相中反應外,其余氧化途徑均發生在空氣中的小液滴中或者是顆粒物的表面。這些液相和非均相的氧化反應的速率會強烈的受到物理因素的影響,比如顆粒物的表面性質,小液滴的pH和對二氧化硫的吸收系數等。由于這些物理因素難以準確定量,霧霾過程中二氧化硫的氧化過程依然存在著很大的爭議。

    南京信息工程大學章炎麟教授課題組和美國普度大學Greg Michalski課題組在近期的合作中另辟蹊徑,利用傳統硫同位素的方法研究這一問題。該方法的基本原理是:相同的二氧化硫被不同的氧化物氧化后,產生的硫酸鹽中的硫同位素組成會略有不同,通過分析硫酸鹽的硫同位素與初始時二氧化硫的硫同位素的區別,我們就可以估計各個氧化途徑對于硫酸鹽產生的貢獻。根據這一原理,課題組們分析了2015年冬季南京一次重霧霾事件中的硫酸鹽。該研究發現,在這次霧霾中,大約一半的硫酸鹽是通過臭氧與過氧化氫氧化產生的,其余一半則來自于金屬催化下的氧氣氧化。這一結論與一部分大氣化學模型的計算結果基本吻合,給大氣硫酸鹽化學的研究提供了一種新思路。該工作于近期以“Stable Sulfur Isotopes Revealed a Major Role of Transition-Metal Ion-Catalyzed SO2 Oxidation in Haze Episodes”為題發表在環境研究領域重要期刊Environmental Science and Technology上,論文第一作者為美國普度大學的博士生李蔣翰煬(Jianghanyang Li),通訊作者為章炎麟教授。

     

    文章來源:網絡


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