我国科学家揭示上海大气污染纳米微细粒子形成化学机制

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2019-01-20

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  新华社上海7月21日电(记者吴振东)近日,我国科研团队首次发现并证实了上海大气中的硫酸——二甲胺——水三元成核现象,揭示了上海大气污染纳米微细粒子形成,也就是所谓大气新粒子形成的化学机制。

这为我国大气颗粒物污染防治政策的制定提供了新的科学证据。   7月20日,该研究成果以《中国典型超大城市的硫酸——二甲胺大气新粒子形成事件》为题发表于国际顶级学术期刊《科学》。   据论文通讯作者、复旦大学环境科学与工程系教授王琳介绍,由人类活动或自然活动所带来的大气颗粒物直接排放,在科学上叫作“一次排放”,然而,在空气中时常发生着的,还有颗粒物的“二次形成”,其中的一种形成过程是:大气中部分气体分子随机碰撞,通过分子间作用力或化学键而生成分子团簇,分子团簇进一步生长则形成了纳米微细粒子,也就是大气新粒子,期间发生了从气体到凝聚态的相变。

这些纳米微细粒子的继续生长,则可造成大气污染。

  “这种过程会大幅增加颗粒物的数量浓度,我们团队就是关注这个变‘多’的过程,研究城市空气中的大气新粒子是怎么形成的。 ”王琳说。   利用国际上最新的纳米颗粒物粒径放大技术,通过长达三年半的大气观测与数据分析,王琳团队研究证实,在上海大气新粒子的形成过程中,一个气体硫酸分子和一个二甲胺分子随机碰撞,通过氢键形成稳定的分子簇,分子簇通过与其他硫酸分子、二甲胺分子、水分子或其他硫酸——二甲胺团簇的碰撞继续生长;一定尺寸以后,其他物种(例如极低挥发性有机化合物)开始加入这个过程,并最终形成大气新粒子。   解释了高污染城市大气中的大气新粒子形成事件,就能为我国大气颗粒物污染尤其是大气颗粒物的二次形成提供潜在的防治措施,也有助于更好地理解我国雾霾污染和更大尺度上的全球气候变化。

  王琳认为,在中国典型的城市环境中,除了加强对污染物一次排放的监测和管理,对污染物的二次形成也应予以同样程度的关注和重视,对参与大气新粒子形成过程中的关键化学物种应该有更具针对性的控制,如减少二氧化硫排放、提高生产生活污水处理能力等,从而有效降低空气中颗粒物的数量浓度,减轻我国大气颗粒物污染。

此外,如将这一机制运用于全球气候模式中,能更好地模拟全球大气颗粒物乃至云凝结核的数目,理解整个地球的气候变化趋势。

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