《大氣化學氧化過程對中重度霧霾持續時間的影響》是依託北京大學，由陳忠明擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大氣化學氧化過程對中重度霧霾持續時間的影響
- 項目負責人：陳忠明
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
霧霾天氣是災害性天氣之一，對大氣能見度、工農業活動、交通運輸、人體健康和生態環境產生諸多不利影響。嚴重霧霾天氣危害很大，往往引起公眾的極大關注。近年來我國霧霾天出現頻次增加，持續時間增長，但原因尚不完全清楚。目前，人們很難通過人工改變風速風向等物理過程來縮短霧霾的持續時間。通過改變影響霧霾形成和演變的化學過程來減輕霧霾則可能是一條可行的途徑。本項目擬從大氣化學角度出發，研究霧霾顆粒物在大氣中演變規律，著重研究中度和重度霧霾天氣中顆粒物在大氣氧化過程中其組分變化與霧霾持續時間的關係。通過分析霧霾顆粒物關鍵組分，並現場實驗研究霧霾顆粒物氧化反應、光解反應以及微量氣體與霧霾顆粒物反應，以霧霾觀測和實驗研究結果為基礎，結合文獻調研和氣象條件分析，利用氣－粒分配和顆粒物沉降模型等評估氧化反應與霧霾持續時間的關係。研究結果為霧霾大氣模式提供有用的物理化學參數，為預警和治理中度和重度霧霾提供科學依據。
結題摘要
霧霾天氣是災害性天氣之一，對大氣能見度、工農業活動、交通運輸、人體健康和生態環境產生諸多不利影響。嚴重霧霾天氣危害很大，往往引起公眾的極大關注。近年來我國霧霾天出現頻次增加，持續時間增長，但原因尚不完全清楚。本項目從大氣化學角度出發，開展這一方面研究。我們通過對大氣氧化劑、羰基化合物與PM2.5顆粒物之間關係的外場觀測研究，以及微量氣體（過氧化物、二氧化硫、揮發性含氧有機物）在顆粒物表面非均相反應動力學特徵和機理的實驗室模擬研究，探究中度和重度霧霾持續時間的化學機制。研究發現顆粒物表面具有強氧化能力，即使在氣態氧化反應受到抑制的條件下，也能使二氧化硫（SO2）和含氧揮發性有機物（OVOCs）發生非均相氧化反應生成二次顆粒物組分，增加顆粒物質量濃度，使得霧霾得以持續。顆粒物的氧化能力主要來源於兩個方面。① 顆粒物表面固有的氧化能力。礦質顆粒物表面含有的活性位點（羥基基團和晶格氧）和過渡金屬（Fe、Cu、Mn和Ti等）能與到達表面的反應性氣體（SO2、OVOCs等）發生反應。② 大氣氣態氧化劑在顆粒物表面攝取和轉化。本研究發現PM2.5顆粒物能夠有效地攝取過氧化物，過氧化氫（H2O2）和過氧乙酸（PAA）的攝取係數為10–4量級；還發現有機過氧化物可以在二次有機氣溶膠（SOA）表面發生快速轉化生成H2O2。顆粒物也能夠攝取HO2自由基，並使HO2自由基在顆粒物表面生成H2O2。H2O2和HO2自由基非均相反應增強了顆粒物表面氧化能力。顆粒物從氣相中攝取氧化劑（H2O2等）與顆粒物表面固有氧化能力相結合，顯著促進SO2和OVOCs非均相反應生成二次硫酸（鹽）和SOA，使得這些二次顆粒組分在顆粒物表面不斷累積，從而導致顆粒物質量濃度增長，加重和持續霧霾天氣。本研究為大氣霧霾形成機制研究和大氣化學模式研究提供了重要的基礎數據以及新的化學動力學參數和反應機理，為預警和治理中度和重度霧霾提供科學依據。
