《利用同步輻射研究大氣氣溶膠的新技術》是依託中國科學技術大學，由盛六四擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用同步輻射研究大氣氣溶膠的新技術
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：盛六四
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
大氣氣溶膠在我們生活的大氣環境中無處不在，它是液體或固體顆粒均勻地分散在大氣中形成的相對穩定的懸浮體系。隨著環境污染問題的日趨嚴重，人們已經認識到大氣氣溶膠造成一系列的氣候與環境問題，如影響著生態平衡、大氣能見度、全球能量收支平衡及降雨量的增減，危害人體健康，在城市中形成光化學煙霧，影響對流和平流層中的OH和O3等的平衡。揮發性有機物經過氧化或光氧化反應產生大量性質各異的有機物，生成的二次有機氣溶膠（SOA）。SOA的探測分析和形成機理研究是當今大氣化學過程的研究熱點之一。我們利用合肥同步輻射裝置研究大氣氣溶膠，研製熱解析光電離氣溶膠質譜儀和環境腔。在環境腔中模擬大氣氧化或光氧化產生二次有機氣溶膠的過程，利用熱解析光電離氣溶膠質譜技術及顆粒粒徑譜儀等，實時線上檢測SOA。研究其化學成分及物理性質，探索SOA的形成機制。對探討區域和全球大氣化學、氣候變化和環境效應等都有非常重要的意義。
結題摘要
氣溶膠顆粒普遍存在於地球大氣中，其組成極其複雜多變，大部分(20-90%)的亞微米顆粒都含有機物，這些有機物對氣候、健康和大氣化學等均有重要的影響。當前，氣溶膠科學中的一個重要挑戰就是在分子層面鑑定出氣溶膠的組成，因為氣溶膠的成分不僅關係到人們對於氣溶膠形成機理的認識，同時也是預估氣溶膠物理特性以及潛在的毒害作用的重要依據。過去的二十多年中，氣溶膠質譜逐漸發展成為一種分析大氣氣溶膠的重要手段。但是，傳統的電子轟擊電離方法會產生過多的碎片，因此不是一種理想的氣溶膠質譜電離源。由於產生的碎片相對較少，軟電離方法，例如化學電離、單光子電離、電子捕獲電離等為氣溶膠質譜提供了多種更為理想的電離方法。本實驗室之前研製出了利用同步輻射的高強度紫外光作為電離源的熱解析/可調真空紫外光電離飛行時間質譜。溫度控制結合能量可調（7.5-22.5 eV）使得氣溶膠質譜產生的碎片很少，有利於對質譜數據進行多維分析，既可以借母體峰和碎片峰對分子進行定性，也可以通過掃描光電離效率曲線得到的電離能來判定分子的結構。該方法可以在室內模擬實驗中測定氣溶膠形成過程中的動力學參數以及生產氣溶膠的組成。本課題執行過程中主要完成了以下工作：（1）在先前工作的基礎上，對於VUV真空紫外光束線和同步輻射氣溶膠質譜進行了升級改造，提高了質譜的質量解析度和探測靈敏度。（2）實現了同步輻射氣溶膠質譜和新建的煙霧箱反應系統以及部分氣溶膠檢測儀器，例如GC-FID/MS、溫濕度控制器、氮氧化學檢測儀等的聯用，搭建了較為完善的氣溶膠研究系統，並在此系統內測定了OH自由基和部分含有六個碳原子的烯醇之間的反應常數。（3）與安光所合作設計建立了一套流動管反應器，利用氣溶膠質譜和電遷移粒徑掃描譜儀研究部分難揮發性物質與O3, OH and NOX等的均相/非均相反應。（4）基於在電離能閾值附近的光電離質譜的分析，鑑定出了一些重要的易揮發的有機物（α-蒎烯、β蒎烯、檸檬烯、環己烯）與O3（或）OH和反應生成氣溶膠的化學組成並推斷出了可能的形成機理。（5）利用同步輻射光電離質譜對一些重要的氣溶膠前體物的光電離解離進行了研究，這些結果將有助於大氣氣溶膠以及實驗室模擬氣溶膠研究的質譜峰解析。（6）發展了利用同步輻射氣溶膠質譜離線檢測低濃度反應前體物生產氣溶膠的離線方法。該實驗方法將對外場氣溶膠和實驗室模擬氣溶膠研究具有重要意義。
