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复旦大学科研团队找到上海大气颗粒物污染“元凶”

2018-07-23    来源:新民晚报
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[ 导读 ]:最近,这件听起来无异于大海捞针的事情被复旦大学环境科学与工程系教授王琳和他的科研团队做成了。复旦大学今天上午举行新闻发布会,该校科研人员首次发现并证实了我国典型城市上海大气中的硫酸-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,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。
      污染城市大气中的纳米微细粒子是怎样从数不胜数的空气分子形成的?最近,这件听起来无异于大海捞针的事情被复旦大学环境科学与工程系教授王琳和他的科研团队做成了。复旦大学今天上午举行新闻发布会,该校科研人员首次发现并证实了我国典型城市上海大气中的硫酸-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,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。
 
QQ截图20180723140241
来源/东方IC
 
      在此之前,找到污染城市大气的“元凶”,即发现大气新粒子形成事件的化学与物理机制,一直是一个未解之谜。对于这项发现,王琳给出了一个比喻:“这相当于我们从133倍于地球人口数的气体分子中找出了最关键的那2个,一个是硫酸分子,另一个是二甲胺分子,他们碰到一起,就可能发生大气新粒子形成事件了。”
 
      近年来,相对洁净大气中的大气新粒子形成事件的大气化学机制被逐渐建立。然而,城市大气因其成分的复杂性和多样性,其中的大气新粒子形成事件的特征与洁净大气中的该类事件有着显著区别。在大气新粒子的形成过程中,从小于1纳米的气态前体物分子到1-2纳米左右的分子团簇再到几个纳米的纳米微细粒子,质量和粒径都十分微小,其大气混合比更是在兆分之一(10-12)以下,这给科研人员开展原位、实时的测量提出了极大的实验挑战。从2014年3月到2016年2月,王琳团队针对这一难题在上海开展了长达两年的连续大气观测。“我们就在邯郸校区第四教学楼的楼顶做实验,那里有一个环境系的大气超级观测站。”王琳说,他们和来自芬兰赫尔辛基大学的合作者一起,花了一年半的时间,才完成了对收集来的海量数据的系统整理和深入分析。他们测得了上海城市大气中1-700 纳米区间大气颗粒物的粒径分布浓度,获得了大气新粒子的形成速率和成长速率。研究结果表明,在我国典型城市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、二甲胺分子或其他硫酸-二甲胺团簇的碰撞继续生长,达到一定尺寸后,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。
 
      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。得益于此项研究中提出的化学机制,参与大气新粒子形成过程中的关键化学物种将得到更有针对性的控制,从而有望有效地降低空气中颗粒物的数量浓度,减轻我国的大气颗粒物污染。另外,从更大的维度来看,将这一机制运用于全球气候模式中,能够更好地模拟全球大气颗粒物乃至云凝结核的数目,更好地理解整个地球的气候变化趋势。
 
      7月20日,研究结果以《中国典型超大城市的硫酸-二甲胺大气新粒子形成事件》(“Atmospheric New Particle Formation from Sulfuric Acid and Amines in a Chinese Megacity”)为题发表于在国际顶级学术期刊《科学》(Science)。
 
关键词: 大气污染防治
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