大气中氮氧化物与海盐粒子的非均相反应机理

我国是全球氮氧化物排放量最大的国家，并且排放量呈逐年上升趋势。卫星遥感显示，我国中东部地区上空二氧化氮柱浓度也是全球最大的地区。高浓度的氮氧化物对人体健康和生态环境造成严重的危害。我国东部海岸线长以及季风的作用，海盐粒子是我国东部低层大气气溶胶的重要成分。高浓度的氮氧化物与海盐粒子的非均相反应对沿海地区大气环境质量、非海盐硫酸盐气溶胶的形成、臭氧的生成和耗损以及对流层氧化能力的改变，乃至沿海城市光化学烟雾和区域酸雨的产生都有重要影响。本项目采用了量子化学计算方法研究了氮氧化物与海盐粒子发生非均相反应的微观机理。对NO2、NO3、ClNO3、HNO3等氮氧化物与海盐气溶胶主要成分NaCl的气-固非均相反应进行了研究，计算得到了反应物、中间体、过渡态和产物的结构信息、反应机理与路径以及相应的动力学、热力学性质等，并结合实验结果验证。研究表明氮氧化物在NaCl表面发生可以发生聚合、水解，还可以与Cl离子作用，释放出气态含氯化合物，气态含氯化合物进而与OH反应或光解释放出Cl自由基，从而改变大气氧化能力并影响沿海污染地区的氮和臭氧的循环、硫化学和新粒子生成。氮氧化物在干燥的NaCl表面很难发生反应释放出气态含氯化合物，水分子吸附于NaCl表面时可以引发表面重组，使Cl离子配位数降低，更容易与氮氧化物形成气态含氯化合物释放到大气中。本项目从分子水平阐明氮氧化物与海盐粒子非均相反应的规律，为全面评估氮氧化物对我国沿海地区环境空气质量的影响，以及环境决策者制订削减氮氧化物排放提供理论依据。