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我國科學(xué)家利用新型質(zhì)譜 揭示大氣新粒子生長過程
2022年07月22日 11:23:37
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點(diǎn)擊量：4312
近日，清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)利用新型靜電捕集熱脫附化學(xué)電離質(zhì)譜儀（TDCIMS）在線測量北京大氣環(huán)境中8、15、25和40納米顆粒物的化學(xué)組分，揭示了大氣中可冷凝有機(jī)氣體對于新粒子生長的重要作用。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】近日，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)在大氣顆粒物成因研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)利用新型靜電捕集熱脫附化學(xué)電離質(zhì)譜儀(TDCIMS)在線測量北京大氣環(huán)境中8、15、25和40納米顆粒物的化學(xué)組分，揭示了大氣中可冷凝有機(jī)氣體對于新粒子生長的重要作用。研究成果發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》上。
大氣新粒子生成是大氣中過飽和氣態(tài)分子形成團(tuán)簇，繼而通過凝聚和碰并等作用生成氣溶膠的過程，是大氣中顆粒物和云凝結(jié)核的重要來源，模式結(jié)果表明其對全球顆粒物數(shù)濃度的總體貢獻(xiàn)遠(yuǎn)高于一次排放。大氣新粒子生成對區(qū)域環(huán)境質(zhì)量、氣候及人體健康均有重大影響。
近年來，相對潔凈大氣中的大氣新粒子形成事件的大氣化學(xué)機(jī)制逐步建立。然而，城市大氣成分復(fù)雜，大氣污染相對嚴(yán)重，城市大氣中大氣新粒子形成的特征與潔凈大氣區(qū)別較大，生成速率可比潔凈大氣高1-3個(gè)數(shù)量級，而生長速率卻相似甚至更低。目前這一差異的原因尚不清楚。而且新生成的納米顆粒物質(zhì)量低、易損失，也為測量其組分帶來極大的挑戰(zhàn)。
此前，研究團(tuán)隊(duì)與加州大學(xué)爾灣分校的研究者合作，研制了新型靜電捕集熱脫附化學(xué)電離質(zhì)譜儀（TDCIMS），通過顆粒物荷電技術(shù)、靜電篩分技術(shù)和軟X射線化學(xué)電離技術(shù)實(shí)現(xiàn)了納米顆粒物分粒徑化學(xué)組分的在線測量。在本次研究中，團(tuán)隊(duì)使用TDCIMS在線測量了北京大氣環(huán)境中8、15、25和40納米顆粒物的化學(xué)組分。
研究發(fā)現(xiàn)，北京大氣新粒子生長初期主要以硫酸冷凝和堿性氣體吸收的貢獻(xiàn)為主；隨著新粒子粒徑的逐漸增大，有機(jī)氣體冷凝的貢獻(xiàn)逐漸增加，導(dǎo)致顆粒物生長至8納米及以上時(shí)主要組分變成了有機(jī)物，而顆粒物中有機(jī)酸堿結(jié)合反應(yīng)的貢獻(xiàn)較小。受機(jī)動車排放的影響，北京大氣中可冷凝有機(jī)氣體占比較低，而揮發(fā)性較高的硝基苯酚類化合物的含量較高。這是北京大氣新粒子生長速率較低的主要原因。
編輯點(diǎn)評：TDCIMS結(jié)合了先進(jìn)的納米顆粒物荷電和粒徑篩分技術(shù)，將大氣顆粒物分子層面化學(xué)組分的在線粒徑檢測下限由40納米降低到5納米，為大氣新粒子生成和超細(xì)顆粒物的在線檢測提供了重要工具。本項(xiàng)研究成果也是得益于該技術(shù)的發(fā)展。新技術(shù)的應(yīng)用將不斷推進(jìn)對大氣新粒子形成機(jī)制的認(rèn)識，從而為大氣污染治理提供更堅(jiān)實(shí)的理論支撐。
(資料來源：清華大學(xué))
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