復(fù)旦教授揭示大氣污染納米微細粒子形成的化學(xué)機制
污染城市大氣中的納米微細粒子是怎樣從不可勝數(shù)的空氣分子形成的?記者從復(fù)旦大學(xué)獲悉，歷經(jīng)多年實驗觀測分析，復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系王琳教授團隊首次發(fā)現(xiàn)并證實了我國典型城市大氣中的硫酸-二甲胺-水三元成核現(xiàn)象，揭秘其形成機制，這一探索，為我國大氣顆粒物污染防治政策的制定提供了新的科學(xué)證據(jù)。
在此之前，污染城市大氣中的大氣新粒子形成事件的化學(xué)與物理機制一直是一個未解之謎。從2014年3月到2016年2月，王琳團隊針對這一難題在上海開展了長達兩年的連續(xù)大氣觀測。據(jù)透露，2016年3月到2017年7月，研究人員和來自芬蘭赫爾辛基大學(xué)的合作者一起，完成了對收集來的海量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)整理和深入分析。
對于他們的發(fā)現(xiàn)，王琳給出了一個比方：“這相當于我們從133倍于地球人口數(shù)的氣體分子中找出了最關(guān)鍵的那2個，一個是硫酸分子，另一個是二甲胺分子，它們碰到一起，就可能發(fā)生大氣新粒子形成事件了。”
在大眾觀念中，工廠和汽車的尾氣排放是造成PM2.5顆粒物污染的主要原因之一。王琳說：“這是由人類活動或者自然活動所帶來的大氣顆粒物直接排放，被稱為‘一次排放’。”王琳介紹，除了“一次排放”，在空氣當中，時常發(fā)生著的，還有顆粒物的“二次形成”，且過程更加復(fù)雜。
王琳認為，在中國典型的城市環(huán)境中，除了加強對污染物一次排放的監(jiān)測和管理，對污染物的二次形成也應(yīng)予以同樣程度的關(guān)注和重視。王琳說，“‘二次形成’讓大氣中的顆粒物變得更‘重’、更‘多’。”
研究結(jié)果表明，在中國典型城市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(wěn)定的分子簇，分子簇通過與其他硫酸分子、二甲胺分子或其他硫酸-二甲胺團簇的碰撞繼續(xù)生長;一定尺寸以后，其他物種(例如極低揮發(fā)性有機化合物)開始加入這個過程，并最終形成大氣新粒子。
王琳指出，得益于此項研究中提出的化學(xué)機制，參與大氣新粒子形成過程中的關(guān)鍵化學(xué)物種得到更有針對性的控制，則有望有效地降低空氣中顆粒物的數(shù)量濃度，減輕中國的大氣顆粒物污染。另外，從更大的維度來看，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云凝結(jié)核的數(shù)目，更好地理解整個地球的氣候變化趨勢。
據(jù)介紹，該研究成果有望解釋高污染城市大氣中的大氣新粒子形成事件，從而為中國的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的霧霾污染和更大尺度上的全球氣候變化。
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