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矿物颗粒物是大气气溶胶一种的主要组分。数十年来，研究者对矿物颗粒物的多相和非均相反应已经做了大量的研究。研究表明，这些反应能够显著地改变大气颗粒物的化学成分和气体组分的浓度。但是，不同气体在多相和非均相反应中的协同-竞争作用现在不清楚。特别是CaCO3，作为全球和中国矿物颗粒物中重要的活性成分，需要对它与多种污染气体，如NO2/SO2混合气体的反应进行深入研究。 在此，我们用显微拉曼原位反应系统研究了单颗粒CaCO3与NO2/SO2/O2/H2O混合气体多相反应的机理和速率。主要研究成果如下: 本研究改进了显微拉曼原位反应系统研究单颗粒反应的实验方法。在本实验室原有显微拉曼原位反应系统的基础上，本研究搭建和优化了气体管路，排除了反应体系中的干扰气体HNO3，改进了颗粒物表面积测定的方法。结果显示，这一方法能够较好满足实验需求。 实验结果显示，反应产物为CaSO4·2H2O和Ca(NO3)2，该反应包括两个主要的途径:第一个反应途径是NO2水解生成NO3-和HONO;第二个反应途径是SO2被O2和NO2协同氧化生成CaSO4·2H2O。第二个反应途径是一个液相自由基链式反应，反应速率会随着pH值的减小而降低。NO2参与两个途径，存在两种途径之间的分配，随着pH值的降低，NO2由参于氧化反应转变为更倾向参与自身水解反应。相比单颗粒CaCO3与NO2/H2O的反应，NO2的水解被阻碍。NO2是液相氧化SO2的引发剂和氧化剂，O2是主要的的氧化剂。这意味着，NO2、SO2、O2和H2O在反应中存在协同-竞争作用。此外，传质过程也会限制宏观反应速率。本研究还测定了SO2的平均反应摄取系数，为（9.5±1.7）×10-6。不同的NO2/SO2/O2浓度比值和pH对反应机理和反应速率有重要影响，没有发现颗粒物的粒径差异对反应结果的影响。 本研究评价了单颗粒CaCO3与NO2/SO2/O2/H2O多相反应反应的大气化学意义，结果表明，该可能是大气复合污染的重要形成机制之一，也可能是SO2的一个重要的汇机制。