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PNAS文章揭示中国灰霾天气成因
发布时间: 2016-12-20    浏览次数:216   发布者:道器网   来源:中国科讯   点击评论

(上图为雾霾下的北京)

近日,《美国国家科学院院刊》(PNAS)期刊发表题为《从伦敦烟雾到中国灰霾的持久硫酸盐生成》的文章,揭示了中国灰霾发生的成因,指出中国灰霾与伦敦烟雾具有相同的化学反应过程,大气细颗粒物上二氧化氮(NO2)液相氧化二氧化硫(SO2)是中国当前灰霾期间硫酸盐的重要形成机制。

 

硫酸盐气溶胶对人类和生态系统健康、天气和气候具有显著影响,但其形成机制仍不确定。在不同的环境条件下,大气模型始终低估了硫酸盐的水平。

来自中科院地球环境研究所、美国德州农工大学等机构的研究人员通过对中国两个大城市(北京和西安)的大气观测和实验室模拟实验发现,NO2液相氧化SO2是高效硫酸盐形成的关键。

对西安和北京的大气观测表明,在灰霾期间的高湿度条件下,硫酸盐浓度迅速增加,SO2在气溶胶液相转化成硫酸盐随着相对湿度的增加而呈指数型增长,同期伴随着高浓度的氮氧化物(NOx)和氨气(NH3)。

实验室烟雾箱模拟发现,NO2可在大气气溶胶液相中快速氧化SO2,生成硫酸盐,在灰霾天高浓度NOx条件下,反应更为显著。

1952年伦敦烟雾事件的发生具有类似机制,虽然伦敦当时并没有大量NH3存在,但是由于工厂和居民大量的燃煤排放,大气中存在高浓度SO2和NO2(煤燃烧时的另外一个副产品,并且最先出现在自然的雾中),在浓雾天气条件下,高浓度NO2提供了有效氧化剂,导致气溶胶上SO2快速氧化生成硫酸盐。

 

在污染的环境中,这种SO2氧化过程会加速硫酸盐生成速率,并促进硝酸盐和二次有机气溶胶的形成,从而加剧灰霾的发展。在硫酸盐形成过程中,通过实施NH3和NO2控制措施来进行干预可以有效减轻灰霾的程度。

研究结果解释了历史性伦敦烟雾事件期间突出的硫问题,并阐明了中国严重灰霾的化学机制。研究指出,这种硫酸盐生成机制是普遍存在的。

当前中国进行大气SO2有效减排控制的同时,亟需进一步加强NOx、NH3和挥发性有机污染物的减排控制。

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