《新生成黑炭演化為多組分大氣細顆粒物的形成機制研究》是依託復旦大學，由陳建民擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新生成黑炭演化為多組分大氣細顆粒物的形成機制研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳建民
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
污染城市大氣細顆粒物含有大量黑炭（soot）、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等成分，化石燃料燃燒形成的新鮮soot如何逐步附著上含硫酸鹽、硝酸鹽、有機物等進而演化為多組分大氣細顆粒物的形成機制鮮有報導。本項目使用反應式串聯差分電遷移率分析儀（Reactive-TDMA），線上觀測甲烷、乙烷、丙烷及工業、家庭用天然氣燃燒形成的新鮮soot顆粒吸附H2SO4、HNO3等大氣污染物後，與NH3、有機胺進一步反應形成無機銨鹽、有機銨鹽形成大氣細顆粒物的反應機理；闡明大氣環境條件下，改變O3、H2O2等大氣氧化性污染物濃度和在不同的相對濕度、溫度條件下，soot複合無機鹽、有機化合物演化為100 nm以上大氣細顆粒物的形成機制。藉助氣溶膠飛行時間質譜儀等手段, 分析soot顆粒表面形成的無機鹽和有機酸等化學組分變化特徵，為深入剖析我國城市大氣細顆粒物的形成機制，理解區域環境和氣候變化研究打下堅實的基礎。
結題摘要
本項目按照實施計畫順利完成。針對城市大氣細顆粒物含有大量黑碳（soot）、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等成分，開展了實驗室模擬研究，並結合外場觀測研究，形成主要成果：（1）利用自行研製的反應式串聯差分電遷移率分析儀（Reactive-TDMA），對硫酸三乙胺鹽的開展了天然氣燃燒形成的新鮮soot，在吸附硫酸氣體後，通入氨氣、有機胺等反應，觀察到Soot表面形成硫酸鹽、硫酸有機胺鹽演化為多組分大氣細顆粒物的形成機制；（2）利用自行設計研製的專用燃燒爐、氣溶膠煙霧箱和先進的大氣顆粒物等測量儀器，基於我國三種主要農作物秸稈（玉米、小麥、水稻）產量及野外開放式燃燒比例情況，給出了秸稈燃燒排放的含Soot顆粒物和多環芳烴及烷基多環芳烴的準確定量化排放特徵；（3）用電子透射電鏡（TEM）、X-射線電子能譜（ESX）等手段對上海市區在收集到的834個樣品進行了分析，發現碳質氣溶膠可以分為四類：有機化合物聚合體（POC）、黑碳（soot）, 焦油球（tar ball）和生物體顆粒物（biogenic particle）。基於TEM-EDX分析表明，大部分顆粒物覆蓋了二次有機氣溶膠（SOA），許多顆粒中呈現硫酸鹽、硝酸鹽、有機物和Soot內混特徵；（4）發現污染大氣中霧水含有大量黑碳、無機成分及PAHs等污染物。大氣顆粒物包括表面吸附硫酸的黑碳顆粒吸濕增長，在高相對濕度下作為雲凝結核（CCN）形成霧。通過收集的霧水觀測，發現許多霧水樣品一些霧水顏色很黑，表明含有大量黑碳等污染物。上海採集的36個霧水樣品的總離子濃度（TIC）呈現了強烈的季節變化。秋冬季節的霧水平均TIC是春夏季節的3倍多。該項研究為深入剖析我國城市含黑碳氣溶膠複合無機鹽、有機胺鹽演化成為大氣細顆粒物的形成機制起到積極作用，為理解區域環境和氣候變化研究打下基礎。本項目順利完成，該項目至今發表標註論文SCI論文11篇，獲上海市自然科學二等獎（排名第一）1項。1位博士生獲得教育部“博士研究生學術新人獎”。一位博士後出站，培養研究生3人獲博士學位、5人獲碩士學位。現有5人、3人分別在讀博士學位和碩士學位。
