大气污染物在矿尘气溶胶表面的非均相反应

• 作 者: 吴玲燕
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 非均相反应 矿尘气溶胶 红外光谱 大气污染物

大气痕量气体在矿尘气溶胶表面的非均相反应将改变大气气溶胶和气相物种的化学组成，关系到大气的氧化能力、人类健康、气溶胶光学性质及吸湿性，影响全球及区域气候变化。研究实际大气条件下矿尘气溶胶表面痕量气体的非均相反应机理和动力学对深入认识中国复合型大气污染特征及制定相应的控制对策具有重要的科学价值和极大的现实意义。本论文应用漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)和拉曼光谱开展了一系列痕量气体在矿尘气溶胶表面的非均相反应研究。　　
第一章，简单介绍了大气矿尘气溶胶表面非均相反应概念，着重介绍了氮氧化物、含硫化合物以及有机酸在矿尘气溶胶表面的非均相反应研究现状。同时介绍了目前研究大气非均相反应常用的实验方法。　　
第二章，详细介绍了DRIFTS扩散流动反应装置，温度控制方法。并结合离子色谱确定了非均相反应中颗粒物表面产物的定量方法。介绍了显微拉曼-单颗粒流动反应装置结构以及配置。此外介绍了颗粒物的其他表征手段。　　
第三章，用低温DRIFTS原位反应池开展了温度对NO2在γ-Al2O3表面上非均相反应的影响实验。得到了中间产物转化过程，反应机理，温度对反应摄取系数的影响。　　
第四章，利用低温DRIFTS原位反应池结合离子色谱研究了低温下甲酸在α-Al2O3表面上非均相反应，第一次发现甲酸晶体的存在，推导了反应机理。获取了系列温度下反应摄取系数。另外用显微拉曼-单颗粒流动反应装置观察了甲酸在CaCO3表面非均相反应后单颗粒组分和形貌的变化。　　
第五章，研究温度对SO2和O3在CaCO3表面协同反应的影响，分析了该反应机理，获取了动力学参数，并解释了动力学参数受温度影响的原因。　　
第六章，开展大气中共存气体在矿尘颗粒物表面的共同吸附。重点研究无机气体(SO2)和有机气体(HCOOH)之间的协同或拮抗作用，对比他们与单种气体在颗粒物表面的非均相反应的差异。推导反应机理，追踪了动力学过程。　　
第七章，对论文研究工作进行了简要总结，并对未来研究进行了展望。　　
本论文发展多种颗粒物表面探测手段，研究结果表明大气环境条件对大气非均相反应有重要影响。温度作为影响非均相反应的一个重要影响因素，其直接影响反应机理以及动力学参数，在实验室研究中需要被充分考虑。共存气体的存在使非均相反应更加复杂，反应机理发生变化。