《大氣水相羥基丙酮觀測及其與OH自由基反應研究》是依託浙江大學，由黃道擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大氣水相羥基丙酮觀測及其與OH自由基反應研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：黃道
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來我國頻繁遭受霾天困擾，治理霾需深入認識二次氣溶膠，尤其是二次有機氣溶膠（SOA）。已有研究表明多官能團揮發性有機物（VOCs）的大氣水相（如雲、霧、濕氣溶膠）反應是SOA的重要來源之一。南方地區天然和人為排放VOCs量巨大，大氣水相豐富，須特別關注VOCs水相反應對SOA的貢獻。羥基丙酮（HA）是大氣中一種重要的多官能團VOC，是羥基羰基類物質的代表。觀測研究發現氣溶膠和雲水中存在大量HA，意味著大氣水相中存在豐富的HA，可能發生反應並對大氣SOA有重要貢獻，亟需開展相關機理研究。本項目擬結合外場觀測和實驗室模擬研究，收集杭州地區雨霧水測量其中有機物尤其是HA及其產物濃度，並分別使用實際雨霧水和純水作為反應介質研究HA與氧化劑OH自由基的反應機理和SOA產率，對比實驗結果找到影響HA反應的關鍵因素，同時用外場觀測結果驗證實驗測得反應產物。本研究對認識SOA來源和霾天成因具有重要意義。
結題摘要
揮發性有機物的水相反應是對大氣組分和顆粒物貢獻的重要途徑。羥基丙酮一種多官能團含氧揮發性有機物，主要來自於大氣中含有C=C雙鍵的VOCs的氧化。在我國泰山開展的大氣氣相和氣溶膠相羰基化合物觀測研究發現，羥基丙酮比乙二醛和丙酮醛（三者者均為異戊二烯氧化反應的二代產物）更易分配在氣溶膠相中。作為大氣中一種重要VOC，其水相反應很可能對大氣組分和顆粒物有貢獻，但目前國際上對羥基丙酮水相濃度和其反應機理的研究幾乎是空白。本研究以有機物尤其是羥基丙酮在大氣水相中的濃度水平，及其與OH自由基水相反應為研究對象，分布進行外場觀測和使用石英水相靜態反應器，探討了該物質的水相濃度變化，及其反應的主要產物種類和產率及其反應機理。通過觀測發現城市區域（杭州）與區域本底站（臨安）雨水中有機物平均濃度為幾微摩，霧水中達到數十微摩，水相有機物濃度存在季節差異，有機物濃度和降水時間也有明顯關係。通過改變水相反應中pH值（2、4、7）、溫度（288 K、298 K）和羥基丙酮濃度（基礎濃度、10倍基礎濃度），探討了反應溶液pH、溫度和反應物初始濃度對反應產物種類和產率的影響。在pH為7，T為298 K，以及羥基丙酮初始濃度~20 M的基礎條件下，羥基丙酮與OH自由基反應生成的最主要羰基物為丙酮醛和乙醛，最主要的有機酸為乙酸和甲酸，此外還有甲醛、丙醛、丙酸、丙酮酸和乙二酸。使用競爭速率法測得羥基丙酮與OH自由基反應的速率常數為2.21*10-9 cm3 molecule-1 s-1。改變實驗條件發現反應pH、溫度和羥基丙酮初始濃度都會影響羥基丙酮與OH自由基水相反應的產物產率。
