典型颗粒物表面活性氮物质NOY的光化学反应研究

NOY对大气中发生的各种均相与非均相化学反应、化学组成、物种的迁移转化以及气候的变化具有显著的影响。本项目拟利用FT-IR、GC、HPLC及IC等为分析手段，从光化学转化机制入手，采用稳态光解实验和瞬态光谱分析技术相结合的方法，探讨NOY(NO2、HNO3、HO2NO2)在典型颗粒物 (SiO2、α-Al2O3、α-Fe2O3 等)表面的非均相光化学反应；研究颗粒物粒径、成分与结构、波长、H2O气等因素对其光解转化的影响；考察典型颗粒物表面NOY光化学在大气反硝化过程中的关键作用；探讨典型颗粒物表面NOY与芳香类有机污染物的反应机制与途径。开展这一研究项目，不仅能对全面了解大气中活性氮物种的表面反硝化过程中的作用及转化成硝酸盐气溶胶的贡献提供有益信息，也可为人类控制与消除大气环境中硝酸盐气溶胶污染开辟新思路，还可为预测全球大气环境变化与影响提供理论基础。

NOy 对大气中发生的各种均相与非均相化学反应、化学组成、物种的迁移转化以及气候的变化具有显著的影响,本项目利用傅立叶变换红外光谱仪、气相色谱质谱仪、离子色谱仪和高效液相色谱仪等研究了365 nm（UVA）和308 nm（UVB）紫外光照下NOy (NO2 , HNO3 及 HO2NO2)以及与苯、苯甲醚等在气相及矿物颗粒(SiO2、α-Al2O3、α-Fe2O3及α-FeOOH)表面的光化学反应。探讨了反应时间、NO2、HNO3与挥发性芳香类有机污染物（苯、氯苯和苯甲醚等）浓度、相对湿度、温度、颗粒物粒径和紫外光波长等对光化学反应的影响，考察了光化学反应机理；探讨了HO2NO2及针铁矿的光致转化机制。主要结论如下：.HNO3在308 nm光照下，在SiO2、α-Al2O3、α-Fe2O3表面光解产生的NOx约是气相光解的3倍，在相同实验条件下，在三种颗粒物表面的HNO3光解速率为α-Fe2O3>α-Al2O3>SiO2。.HNO3与苯、苯甲醚等在气相和颗粒物表面的暗反应中没有产物生成。而紫外光照射下，主要产物是对硝基苯酚(p-NP)。在三种颗粒物表面产生的p-NP依次为α-FeOOH＞α-Fe2O3 >SiO2＞气相。当RH=70%时，三种颗粒物表面产生的p-NP的浓度分别是气相中的2.01、3.41和3.67倍；HONO浓度分别是气相中的2.71、3.55和3.63倍。.气相苯及氯苯在无光照及308 nm光照下不能直接发生光解。NO2与苯及氯苯在气相颗粒物产生的NO浓度依次为α-Fe2O3＞α-Al2O3＞SiO2＞气相; NO、HONO和p-NP浓度随湿度增大而增大，α-Fe2O3＞α-Al2O3＞SiO2＞气相。HONO浓度分别约为气相的2.99、2.26和2.01倍、p-NP浓度分别约为气相的3.59、3.02和1.92倍.利用大气环境下云中的氧化模型模拟表明，在真实大气环境中随着液态水浓度的增加，NO2与苯、氯苯在颗粒物表面反应产生p-NP的速率明显大于气相反应。表面效应在NO2、HNO3与苯系物在颗粒物表面的光化学反应中起主要作用。. 这一项目研究,不仅能对颗粒物表面硝态氮转化成氮氧化物反硝化过程中的作用微观行为及转化成硝酸盐气溶胶的贡献提供有益信息，可为控制与消除大气环境中硝酸盐气溶胶污染提供新思路，还可为预测全球大气环境变化与影响提供理论基础