被忽視的污染：氮氧化物再循環(huán)或是城市空氣污染的重要因素
“目前，在對(duì)城市空氣污染的認(rèn)識(shí)中，并未將氮氧化物的再循環(huán)，以及來自建筑表面潛在的其他化合物包括在內(nèi)，但根據(jù)在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的研究，我們發(fā)現(xiàn)這可能是一個(gè)相當(dāng)重要但一直未被注意的、對(duì)城市空氣造成污染的重要因素。它是一直存在的，雖然我們還不知道已發(fā)展到了什么程度。”在美國(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)(ACS)第250屆全國(guó)會(huì)議暨博覽會(huì)上，一國(guó)際聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)帶頭人詹姆森-唐納森博士在提交研究報(bào)告時(shí)這樣指出。
圖為研究人員把城市空氣中的污垢收集到含有玻璃珠的裝置
被忽視的污染因子
在正常的大氣組成中，氮約占大氣總量的79%。氮作為單個(gè)游離原子具有很高的反應(yīng)活性。在大氣中大量存在的是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的氮分子，而對(duì)人體健康有危害的則主要是指氮和氧相結(jié)合的各種形式的化合物。在大氣中，氮氧化物與空氣中的水結(jié)合，最終會(huì)轉(zhuǎn)化成硝酸和硝酸鹽，而硝酸是酸雨的成因之一;氮氧化物與其他污染物在一定條件下還能夠產(chǎn)生光化學(xué)煙霧污染。
這項(xiàng)研究是基于在德國(guó)萊比錫、加拿大多倫多等大城市實(shí)地研究的最新結(jié)果，首次確定大自然中的陽光會(huì)觸發(fā)來自城市建筑物外層、雕塑和其他戶外表面的塵垢，釋放出氮氧化合物煙霧。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)證實(shí)了以前在實(shí)驗(yàn)室使用模擬陽光的研究，顛覆了長(zhǎng)期持有的觀念，即城市塵垢是“鎖定”環(huán)境污染物硝酸鹽的地方。
陽光也是一種催化劑
新研究發(fā)現(xiàn)，城市中的塵垢是由汽車、工廠和其他各種排放源排放到空氣中的數(shù)千種化合物的混合，其中也包括氮氧化物。在空氣中，這些化合物可以與其他空氣污染物——揮發(fā)性有機(jī)物相結(jié)合，產(chǎn)生污霧的主要成分臭氧？茖W(xué)家以往認(rèn)為，當(dāng)?shù)趸镌趬m垢表面上停留時(shí)，它們會(huì)變得不活躍。然而，唐納森和他的同事在多倫多大學(xué)收集到的數(shù)據(jù)與這一理論不符。
在以往的研究中，人們發(fā)現(xiàn)，塵垢里的硝酸根離子在空氣中消失的速度比因降雨沖洗而消失的速度要快。而隨后的比較實(shí)驗(yàn)表明，將塵垢曝露于人工日光下，硝酸鹽消失的速度比其在水溶液中快1萬倍。在另一項(xiàng)研究中，研究人員把塵垢曝露于人造陽光中和置于黑暗中這兩種境況進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，曝露在“太陽模擬器”下的塵垢所析出的硝酸鹽要遠(yuǎn)比黑暗環(huán)境中塵垢析出的硝酸鹽要多，這表明陽光能夠在化學(xué)上轉(zhuǎn)換含氮化合物，使其再循環(huán)回到空氣中的活躍形式。
雙城測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)8月17日?qǐng)?bào)道，出于好奇，唐納森開始在現(xiàn)實(shí)中對(duì)上述現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)試。他與德國(guó)的同事一起在萊比錫設(shè)立了一個(gè)歷時(shí)6周的實(shí)地考察，并在多倫多做了類似的為期一年的研究工作。研究人員把城市空氣中的污垢收集到含有玻璃珠的裝置中。相比于更平坦的表面如窗戶，這些珠子可為污垢創(chuàng)造更多的聚集表面積。
研究人員將一些收集裝置放在太陽下，另一些則放在有足夠空氣流動(dòng)的陰涼處。在萊比錫，研究人員發(fā)現(xiàn)在庇蔭區(qū)的污垢中含有的硝酸鹽要比曝露在陽光照射下的污垢多10%，這與他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果一致。而在多倫多的研究目前仍在進(jìn)行，數(shù)據(jù)正在分析之中。
唐納森說：“如果我們的猜測(cè)是正確的話，意味著我們目前對(duì)城市空氣污染的認(rèn)識(shí)缺失了很大一部分信息。研究發(fā)現(xiàn)，陽光照射會(huì)將塵垢中的氮氧化物再循環(huán)到大氣中，可能會(huì)引起更多的臭氧生成。”
唐納森指出，目前為止在這兩所城市收集站聚集的大氣污染物的數(shù)量表明，萊比錫的空氣中的塵垢要比多倫多的多，這種差異可能會(huì)對(duì)城市的空氣質(zhì)量產(chǎn)生重大影響。唐納森說：“事實(shí)上，萊比錫的塵垢比多倫多要多20倍，表明其將氮氧化物再循環(huán)到當(dāng)?shù)卮髿庵械臐摿σ惨叱?0倍。”
研究人員希望下一步能在“非常臟”和“特別干凈”的地方進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證他們的想法。他們還計(jì)劃測(cè)量濕度、塵垢水平和不同光照對(duì)硝酸鹽再循環(huán)到大氣層中的影響。
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