以相對(duì)高濕度、低能見(jiàn)度和極高PM2.5為特征的濃霧時(shí)段一直是包括中國(guó)大陸在內(nèi)許多特大城市的頭疼問(wèn)題。在直徑小于2.5微米(PM2.5)的污染物中，空氣中的硫酸鹽是大氣中二氧化硫(SO2)氧化形成霧霾空氣污染的最常見(jiàn)成分之一。

雖然二氧化硫和空氣中硫酸鹽形成之間的反應(yīng)物，產(chǎn)物聯(lián)系是眾所周知的，但使這種轉(zhuǎn)化成為可能的復(fù)雜氧化劑和機(jī)理并不是眾所周知的。其研究發(fā)表在《自然地球科學(xué)》期刊上。

特別是，氮氧化物在硫酸鹽生產(chǎn)中的作用尚不清楚?？刂屏蛩猁}污染一直困擾著研究人員和政府，與氮氧化物不同，硫酸鹽污染不是直接從污染源產(chǎn)生的，氮氧化物顯然是從汽車尾氣以及煤炭、柴油和天然氣等化石燃料的燃燒中排放出來(lái)。這是第一次系統(tǒng)地研究氮氧化物在影響氧化劑中的多重作用，這些氧化劑使這一系列化學(xué)反應(yīng)成為可能。由科大化學(xué)系和環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展系教授余建珍教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組與加州理工大學(xué)合作：

根據(jù)化學(xué)環(huán)境的不同，確定了氮氧化物在硫酸鹽生產(chǎn)中扮演的三個(gè)不同角色的三種形成機(jī)制。在低NOx條件下，NOx催化SO2的有效氧化劑羥自由基的循環(huán)，從而促進(jìn)硫酸鹽的生成。在霧霾條件下常見(jiàn)的極高NOx水平下，NOx類型是SO2的主要氧化劑，因此也促進(jìn)了硫酸鹽的形成。但在中、高濃度氮氧化物的環(huán)境中，二氧化氮(氮氧化物家族的一員)實(shí)際上會(huì)充當(dāng)羥基自由基的匯，從而抑制二氧化硫的氧化，從而抑制硫酸鹽的形成。

這些結(jié)果表明，為了降低高污染霾條件下的硫酸鹽水平，有必要同時(shí)控制SO2和NOx的排放。然而，由于NOx在排放中等高的情況下會(huì)抑制硫酸鹽形成，因此在這樣的環(huán)境下抑制NOx會(huì)提高空氣中的硫酸鹽水平。由于硫酸鹽是在大氣中形成，不能直接控制，所以必須針對(duì)其前體成分(如二氧化硫和氮氧化物)。有效減少空氣中的硫酸鹽含量有賴于對(duì)其與其前體之間定量關(guān)系的了解。這項(xiàng)研究奠定了概念框架，以描繪硫酸鹽與其一組可控前體氮氧化物(NOx)的關(guān)系。

NOx的低濃度和極高濃度都會(huì)促進(jìn)硫酸鹽產(chǎn)生，政策制定者在試圖控制硫酸鹽的排放時(shí)應(yīng)注意這一點(diǎn)。由于硫酸鹽是導(dǎo)致霧霾形成和酸雨的主要成分之一，這項(xiàng)研究為制定更有效的措施，來(lái)瞄準(zhǔn)這類事件中涉及的這種主要污染物奠定了基礎(chǔ)，這些污染物不僅會(huì)遮擋視線或使水環(huán)境更加酸性，而且還會(huì)危及人類健康。有了更多的了解和更好的控制，這將促使空氣質(zhì)量的改善，并更好地保護(hù)整個(gè)公共衛(wèi)生和生態(tài)系統(tǒng)。

博科園｜研究/來(lái)自：香港科技大學(xué)

參考期刊《自然地球科學(xué)》

DOI: 10.1038/s41561-019-0485-5

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