大气中烯烃及芳香烃与OH自由基反应速率常数的测定及评估
批准号:
22076202
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
刘成堂
依托单位:
学科分类:
大气污染与控制化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘成堂
中文摘要
大气中烯烃及芳香烃可被OH自由基氧化,进一步反应生成臭氧和二次有机气溶胶,对人体健康以及大气环境产生重要影响。目前大部分烯烃及芳香烃和OH自由基之间的反应动力学研究以惰性气体为底气开展,不同实验室获得的速率常数存在显著差异(有的高达2个数量级),所获速率常数在实际大气中应用存在极大不确定性。本研究拟采用相对速率常数法,通过烟雾箱实验开展不同背景气(空气及惰性气体)及温度条件下混合体系中烯烃及芳香烃与OH自由基之间反应速率常数的研究,阐明空气及温度对混合体系中烯烃及芳香烃与OH自由基之间反应速率常数的影响;开展单一烯烃及芳香烃在空气环境下与OH自由基反应速率常数的测定,验证混合体系所获反应速率常数的可靠性。该项目的实施为科学评估烯烃及芳香烃的大气寿命及其环境影响提供新的科学依据。
英文摘要
Atmospheric oxidative removal of alkenes and aromatics is mainly initiated by gas phase reaction with the hydroxyl radical (OH), and their degradation in the atmosphere can form a series of secondary pollutants, such as ozone and organic aerosol, which have wide-ranging impacts on human health and atmosphere. Almost all gas-phase kinetics of OH reactions with alkenes and aromatics were based on the inert gas as the bath gas, and the gas-phase rate coefficients of OH reactions with alkenes and aromatics obtained from various laboratories were significantly different. In addition, there is great uncertainty about the application of the obtained gas-phase rate coefficients of OH reactions with alkenes and aromatics in air condition. Based upon established relative rate concepts, the gas-phase rate coefficients of hydroxyl radical reactions with alkenes and aromatics by using simulative systems in smog chamber under different bath gas and temperature conditions will be determined, and the various factors (bath gas and temperature) affecting the gas-phase rate coefficients will be elucidated. This project will establish an experimental technique capable of measuring rate coefficients for large numbers of OH+alkenes/aromatics reactions simultaneously, and the accuracy of the obtained rate coefficients can be proved by the gas-phase rate coefficients of hydroxyl radical reactions with a single alkene/aromatic. The project applied will provide a novel and practical scientific idea for assessing the atmospheric lifetime and atmospheric environmental impact of alkenes and aromatics.
在大气环境中,挥发性有机化合物(VOCs)在臭氧、过氧乙酰硝酸酯(PAN)和二次有机气溶胶的生成过程中发挥着重要作用。苯系物与羟基自由基(OH·)之间的反应主要以加成反应为主导,其反应速率受到苯系物与OH·加成物后续命运的影响。已有研究表明,苯系物与OH自由基形成的加成物处于高激发态,须通过与第三分子的碰撞失活后与氧气(O₂)发生后续反应,从而导致苯系物的降解。然而,如果O₂能够直接与激发态加成物反应,那么以往在惰性环境下测得的苯系物与OH自由基的反应速率常数将显著低估。本研究以烷烃为参照物,采用相对速率方法对比测量了苯系物和烯烃与OH自由基在273-323K空气和氮气体系中的反应速率常数。结果表明:1、同时获得不同背景气条件下多种烷烃、烯烃及芳香烃与OH·的准确反应速率常数,大大提高了测定效率;2、首次获得273~323 K温度范围内2-甲基庚烷、3-甲基庚烷、顺-2-戊烯、反-2-戊烯、间二乙苯和对二乙苯等VOCs与OH自由基反应速率常数的温度依赖性关系;3、室温下(298K),苯系物在空气环境中与OH自由基的反应速率常数多高于氮气环境,且相比氮气体系,苯系物在空气体系中与OH反应速率常数的温度依赖关系很弱,其中甲苯、乙苯、正丙苯、间二乙基苯在空气体系中323K条件下与OH的反应速率常数比氮气体系快约一倍。本研究发现可以较好解释污染地区外场观测臭氧浓度随环境温度抬升而显著抬升的现象。
大气OVOCs多组分在线分析系统研制及其在华北平原农田地区的应用
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批准号:22576217
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2025
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负责人:刘成堂
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依托单位:
华北农村区域夏季大气中异戊二烯未知来源的探究
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批准号:21707151
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2017
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负责人:刘成堂
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依托单位:
国内基金
海外基金