颗粒有机物对N2O5非均相反应生成ClNO2产率的影响机制研究

批准号:
41907185
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
18.0 万元
负责人:
王海潮
依托单位:
学科分类:
D0703.环境大气科学
结题年份:
2021
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
ClNO2化学对于全球或区域尺度上痕量气体去除、日间HOx自由基化学初级来源以及二次污染问题的理解具有重要意义。研究表明现有参数化模型难以对N2O5非均相反应生成ClNO2的产率进行准确模拟。目前该方面的机制研究还十分缺乏,本研究拟采用涂膜流动管模拟气溶胶表面,定量N2O5在含氯气溶胶表面非均相反应生成ClNO2的产率。系统表征我国典型气溶胶中颗粒有机物对ClNO2产率的影响,包括人为排放的颗粒有机物,二次有机气溶胶、腐殖酸等,并建立ClNO2产率与颗粒物酸碱度的函数关系。结合模型模拟厘清颗粒有机物和酸碱度对N2O5非均相反应生成ClNO2产率的内在影响机制,建立新的ClNO2产率参数化方案。基于已有的综合外场结果,对HOx自由基收支开展再分析。准确定量ClNO2光解对HOx自由基的贡献,并分析其对O3光化学产生的影响。
英文摘要
Nitryl Chloride (ClNO2) chemistry is important for the understanding of trace gas removal, primary sources of daytime HOx radical chemistry, and secondary pollution at global or regional scales. Previous studies have shown that the existing parametric model is difficult to accurately simulate the yield of ClNO2 in N2O5 heterogeneous reaction. Until now, the mechanism research in this aspect is still very scarce. This study intends to simulate the ambient aerosol surface by using a film-coated flow tube, to quantify the ClNO2 yield in N2O5 heterogeneous reaction on the surface of chlorine-containing aerosol. The effects of particulate organic matter on the yield of ClNO2 in typical aerosols in China were systematically studied, the tested organic matters include primary anthropogenic emitted particulate organic matter, secondary organic aerosol and humic acid, etc. The functional relationship between the yield of ClNO2 and the pH of particulate matter will be established. Combined with the kinetic model, the chemical mechanism of the organic matter and pH of the particles affecting the ClNO2 yield will be probed, and a new ClNO2 yield parameterization will be established. Based on the existing comprehensive field measurement dataset, the HOx radical budget will be reanalyzed. The contribution of ClNO2 photolysis to HOx radicals, and its effect on O3 photochemical generation can be accurately quantified.
硝酰氯(ClNO2)化学对于大气复合污染问题的理解具有重要意义。研究表明现有参数化方案难以对N2O5非均相反应生成ClNO2的产率进行准确估算。针对该问题。本研究建立了N2O5标准源系统,该系统能够产生连续稳定可控的0.1-10ppb的N2O5。本研究采用实验室气体-颗粒物和气体-液面化学反应实验体系结合化学离子化质谱技术(CIMS)系统探究了N2O5在我国典型矿质颗粒物表面以及含氯溶液表面的ClNO2生成机制。研究发现:(1)N2O5在我国典型的含氯矿质气溶胶表面非均相反应的ClNO2产率变化范围较大,对于不同类型的矿质气溶胶ClNO2产率对相对湿度的响应关系并不统一,在不同气溶胶类型表面的ClNO2产率可呈现出正、负甚至无规律性响应。整体看来,影响产率的关键因素是颗粒物中氯离子含量,但是高氯离子并不意味着高产率,体现了颗粒物中含水量,氯离子浓度,以及难溶性矿物质等对产率的非线性复杂影响机制。本研究进一步结合全球模式研究发现沙尘暴期间N2O5在沙尘表面非均相反应是内陆地区ClNO2的潜在重要来源,但该过程对臭氧浓度以及大气氧化性的影响相对有限;(2)涂膜流动管研究证实了颗粒物中腐殖酸的存在会导致ClNO2产率系统性下降,在本实验体系内产率的下降程度随着腐殖酸含量增加而增加;(3)本研究进一步探究并建立了ClNO2产率与酸碱度的函数关系,发现随着溶液酸性不断增加,ClNO2产率先增加后减少。可能主要原因是随着酸性增加,前期酸催化促进ClNO2生成的过程起主导作用。但酸催化存在竞争反应机制,酸度进一步增加导致Cl2的产率增加并逐渐主导,导致ClNO2产率下降,但是实验中高酸条件氯离子浓度被添加的溶液稀释潜在给结果带来了一些不确定性。二元羧酸作为SOA的重要组成成分能够在一定程度上增加ClNO2产率,主要是二元羧酸对溶液酸性的影响间接引起,但作为SOA对于ClNO2产率的影响尚不明显。本研究系统表征了N2O5非均相反应在不同颗粒物种类下的ClNO2的生成以及影响机制,一定程度增加了人们对于ClNO2生成的认识,为理解ClNO2化学在大气污染形成过程中的作用奠定了科学理论依据。
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Particle hygroscopicity inhomogeneity and its impact on reactive uptake.
颗粒吸湿性不均匀性及其对反应吸收的影响
DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.151364
发表时间:2021
期刊:Science of the Total Environment
影响因子:9.8
作者:Zong Taomou;Wang Haichao;Wu Zhijun;Lu Keding;Wang Yu;Zhu Yishu;Shang Dongjie;Fang Xin;Huang Xiaofeng;He Lingyan;Ma Nan;GroSS Johannes;Huang Shan;Guo Song;Zeng Limin;Herrmann Hartmut;Wiedensohler Alfred;Zhang Yuanhang;Hu Min
通讯作者:Hu Min
DOI:10.7536/pc200304
发表时间:2020
期刊:化学进展
影响因子:--
作者:王海潮;唐明金;谭照峰;彭超;陆克定
通讯作者:陆克定
DOI:10.1016/j.scib.2020.02.006
发表时间:2020
期刊:Science Bulletin
影响因子:18.9
作者:Wang Haichao;Chen Xiaorui;Lu Keding;Tan Zhaofeng;Ma Xuefei;Wu Zhijun;Li Xin;Liu Yuhan;Shang Dongjie;Wu Yusheng;Zeng Limin;Hu Min;Schmitt Sebastian;Kiendler-Scharr Astrid;Wahner Andreas;Zhang Yuanhang
通讯作者:Zhang Yuanhang
DOI:10.1016/j.atmosenv.2019.117180
发表时间:2020-03
期刊:Atmospheric Environment
影响因子:5
作者:Haichao Wang;Xiaorui Chen;K. Lu;Renzhi Hu;Zhi-yan Li;Hongli Wang;Xuefei Ma;Xinping Yang
通讯作者:Haichao Wang;Xiaorui Chen;K. Lu;Renzhi Hu;Zhi-yan Li;Hongli Wang;Xuefei Ma;Xinping Yang
The trend of surface ozone in Beijing from 2013 to 2019: Indications of the persisting strong atmospheric oxidation capacity
2013-2019年北京地表臭氧变化趋势:大气氧化能力持续较强的迹象
DOI:10.1016/j.atmosenv.2020.117801
发表时间:2020-12-01
期刊:ATMOSPHERIC ENVIRONMENT
影响因子:5
作者:Chen, Shiyi;Wang, Haichao;Zhang, Yuanhang
通讯作者:Zhang, Yuanhang
珠三角地区大气NO3自由基的观测和模拟
- 批准号:42175111
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:王海潮
- 依托单位:
国内基金
海外基金
