来源:大连理工大学微信公众号 发布时间:2023/12/18 15:39:43
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大连理工大学在大气颗粒物形成机制方面获突破性进展

 

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12月15日,我校环境学院谢宏彬教授团队在大气颗粒物形成机制方面取得突破性进展,成果“碘氧酸增强大气硫酸颗粒物的成核”(Iodine oxoacids enhance nucleation of sulfuric acid particles in the atmosphere)在国际期刊《科学》(Science)上发表。

该研究提出了大气颗粒物形成的新理论,不仅推动全球二次颗粒物成因研究的进展,而且为在全球碘和硫协同排放背景下,颗粒物气候效应及健康效应的研究提供了新方向。谢宏彬教授为通讯作者之一,团队的博士后马芳芳和博士研究生张镕洁为共同作者。

SCIENCE · Vol 382 | Issue 6676 | 15 Dec 2023

大气颗粒物对人体健康和全球气候变化具有重要影响,而揭示颗粒物的成因,是防控大气污染及气候变化的关键。以往对颗粒物形成机制的认识,导致颗粒物的形成速率被严重低估。因此,正确揭示大气颗粒物形成的前体物及相关机制,一直是大气环境科学研究的前沿科学问题和研究难点。

基于上述问题,谢宏彬教授团队和国际合作者从2018年开始,历时五年时间,突破方法学难点,经过反复实验及研讨,最终建立新的研究方法并提出新的二次颗粒物形成机制。该研究发现,大气碘酸和亚碘酸促进硫酸颗粒物的形成,三元碘酸-亚碘酸-硫酸机制的颗粒物形成速率比传统的硫酸-氨气二元机制高10-10000倍,成为主导的海洋大气颗粒物形成机制。所发现的颗粒物高形成速率的内在机制是:(1) 碘酸、亚碘酸和硫酸可以形成强的卤键;(2) 亚碘酸具有碱性,与硫酸发生酸碱反应;(3) 碘酸促进硫酸负离子的形成。

图1 碘酸-亚碘酸-硫酸(-氨气)机制的颗粒物形成速率

图2 全球各地检测到的HIO3:H2SO4比率(A)及HIOx对颗粒物形成的促进效应(B)

近年来,谢宏彬教授团队一直致力于识别颗粒物前体物的形成机制和方法学研究,近五年,以通讯作者在环境领域权威期刊JACS(1篇)、ES&T(13篇)及ACP(3篇)等期刊发表论文30余篇,为预测气候变化和城市大气颗粒物污染防控提供理论支撑。

以上工作得到国家自然科学基金重点项目和国家重点研发项目的支持。

谢宏彬教授团队合影

论文链接:

https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/science.adh2526

 
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