近日華東師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院王格慧教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合浙江大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)，針對(duì)我國(guó)灰霾天高濃度氨氣與大氣氧化性開展相關(guān)研究，并取得了重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)利用煙霧箱系統(tǒng)驗(yàn)證了高濃度氨氣的存在可以通過(guò)促進(jìn)NO₂與還原性氣體SO₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)促進(jìn)強(qiáng)氧化性物質(zhì)亞硝酸氣（HONO）的生成與累積，提出環(huán)境中還原性氣體氨氣的大量存在會(huì)較大程度提升我國(guó)大氣環(huán)境的氧化能力，從而進(jìn)一步促進(jìn)霧霾污染的發(fā)生。相關(guān)研究成果以“Abundant NH₃ in China Enhances Atmospheric HONO Production by Promoting the Heterogeneous Reaction of SO₂ with NO₂”為題發(fā)表在大氣科學(xué)與環(huán)境科學(xué)類期刊Environmental Science & Technology上（Environ. Sci. Technol. 2019, 53, 14339−14347）。博士后葛雙雙為首作者，王格慧教授為通訊作者。

圖1中國(guó)兩大城市北京和西安冬季大氣環(huán)境中NH₃和HONO夜間相關(guān)性分析 ((a) 北京觀測(cè)時(shí)間為2017年12月15號(hào)到2018年2月25號(hào)(b) 西安觀測(cè)時(shí)間為2012年11月17日到12月2號(hào)).

HONO是大氣氧化劑OH自由基的重要來(lái)源，通過(guò)HONO光解產(chǎn)生的OH自由基對(duì)冬季大氣環(huán)境中OH自由基的貢獻(xiàn)可以達(dá)到60%。大氣環(huán)境中高濃度氧化劑的存在會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)霧霾污染的發(fā)生。王格慧教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)多站點(diǎn)長(zhǎng)期觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，在我國(guó)不同城市地區(qū)，即使在重霾天氣條件下仍然可以監(jiān)測(cè)到較高濃度的HONO，且HONO濃度與NH₃濃度呈現(xiàn)非常好的正相關(guān)性（圖1）。通過(guò)煙霧箱模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在煙霧箱系統(tǒng)中，HONO的生成量與NH₃呈現(xiàn)非常好的正相關(guān)性，與外場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果一致（圖2）。證明高濃度氨氣的存在會(huì)促進(jìn)大氣中HONO的累積。

圖2 NO₂/SO₂/NH₃/NaCl 煙霧箱反應(yīng)體系中總HONO生成量隨NH₃濃度變化趨勢(shì)（HONO_T代表反應(yīng)體系中生成的總的HONO濃度；RH=90%）

圖3 在90%濕度且無(wú)人為引入種子條件下HONO濃度隨時(shí)間的變化情況（煙霧箱內(nèi)NO₂, SO₂ 以及 NH₃的初始濃度分別為0.6 ppm, 0.6 ppm和1.0 ppm）

王格慧教授團(tuán)隊(duì)指出NO₂與SO₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)是大氣環(huán)境中HONO的重要來(lái)源之一，而氨氣通過(guò)促進(jìn)NO₂二聚體(N₂O₄)發(fā)生分解反應(yīng)對(duì)大氣中HONO濃度的影響作用基本可以忽略(圖3)。在平面水膜上高濃度氨氣對(duì)HONO生成的作用呈現(xiàn)趨于飽和狀態(tài)，但是氣溶膠相上HONO的生成量隨著氨氣濃度的增加呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)變化(R²=0.91) (圖4)。NO₂在NaCl氣溶膠液滴上的攝取系數(shù)可以達(dá)到2.0×10^-5 -1.7×10^-4，比在純水中的吸收系數(shù)高3-4個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，高濃度氨氣在我國(guó)重霾污染天氣條件下會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)HONO的生成與累積。

圖4 煙霧箱系統(tǒng)內(nèi)HONO濃度隨NH₃濃度變化趨勢(shì)分析((a)煙霧箱壁表面上生成HONO(HONOc); (b)氣溶膠顆粒物相生成HONO(HONO_A); (c)氨氣對(duì)顆粒物比表面積影響；(d)氣溶膠相中HONO生成量隨顆粒物比表面積變化趨勢(shì)）

作者通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬結(jié)果推算得出，NO₂在氣溶膠液滴上產(chǎn)生的HONO生成量占煙霧箱體系中總HONO生成量的4-33%，表明了氣溶膠顆粒物對(duì)于HONO的生成存在重要貢獻(xiàn)。由于NH₃、SO₂和NO₂在我國(guó)大氣環(huán)境中大量共存，NH₃對(duì)HONO形成的正向促進(jìn)效應(yīng)可以提高我國(guó)霧霾天氣狀況下的大氣氧化能力，進(jìn)一步產(chǎn)生較高濃度的二次顆粒物，加重大氣顆粒物污染（圖5）。自2013年以來(lái)，由于國(guó)家加強(qiáng)SO₂排放的管控力度，我國(guó)許多城市的霧霾污染減輕明顯。但是在我國(guó)，尤其是華北平原地區(qū)，顆粒物污染程度仍然要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家，同時(shí)也高于WHO的標(biāo)準(zhǔn)。王格慧教授團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果指出：進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)NH₃排放的管控可能是下一步有效減輕我國(guó)霧霾污染的重要手段。

詳見(jiàn)原文：Shuangshuang Ge, Gehui Wang*, Si Zhang, Dapeng Li, Yuning Xie,Can Wu, Qi Yuan, Jianmin Chen, Hongliang Zhang. Abundant NH₃ in China enhances atmospheric HONO production by promoting the heterogeneous reaction of SO₂ with NO₂. Environmental Science & Technology, 2019, 53, 14339−14347. DOI: 10.1021/acs.est.9b04196

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