解开氮氧化物和空气中的硫酸盐之间的联系有助于解决朦胧的空气污染

时间：2022-06-07 10:40:55来源：

以相对高湿度、低能见度和极高 PM2.5 为特征的浓雾事件一直困扰着包括中国大陆在内的许多特大城市。在直径小于 2.5 微米的污染物 (PM2.5) 中，空气中的硫酸盐是大气中通过二氧化硫 (SO2) 氧化形成的朦胧空气污染的最常见成分之一。

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虽然二氧化硫和空气中硫酸盐形成之间的反应物-产物联系是众所周知的，但复杂的氧化剂和促成这种转变的机制却不是。特别是氮氧化物在硫酸盐生产中的作用尚不清楚。管理硫酸盐污染一直困扰着研究人员和政府，因为它不是直接从污染源产生的，这与汽车尾气以及煤、柴油和天然气等化石燃料的燃烧中明显排放的氮氧化物不同。这是第一项系统地研究氮氧化物在影响氧化剂方面的多重作用的研究，这些氧化剂使这组化学反应成为可能。

香港科技大学化学系及环境与可持续发展学部于建珍教授领导的研究小组与加州理工学院合作，确定了三种形成机制，对应于氮氧化物在硫酸盐中的三种不同作用生产取决于化学环境。在低NOx条件下，NOx催化SO2的有效氧化剂羟基自由基的循环，从而促进硫酸盐的形成。在雾霾条件下常见的极高 NOx下，NOx充当 SO2的主要氧化剂从而也促进硫酸盐的形成。但在中高水平的 NOx环境中，二氧化氮(NOx家族的成员)实际上会充当羟基自由基的汇，从而抑制二氧化硫的氧化，从而抑制硫酸盐的形成。

这些发现表明，为了降低高度污染的雾霾条件下的硫酸盐水平，必须同时控制 SO2和 NOx排放。然而，由于当其排放量居中时，NOx会抑制硫酸盐的形成，因此在这种环境中抑制 NOx会提高空气中的硫酸盐含量。

“由于硫酸盐是在大气中形成的，无法直接控制，因此我们必须针对其前体成分(如二氧化硫和氮氧化物)。有效减少空气中硫酸盐的含量取决于了解其与其前体之间的定量关系。这工作奠定了描述硫酸盐与其一组可控前体氮氧化物 (NOx) 之间关系的概念框架——低浓度和极高浓度的 NOx都可能助长硫酸盐的产生。政策制定者应注意当他们试图控制 NOx的排放时，”于教授解释说。

由于硫酸盐是导致雾霾形成和酸雨的主要成分之一，这项研究为制定针对上述事件中涉及的主要污染物的更有效措施奠定了基础 - 这不仅会阻挡视线或使水环境更加酸性，也危害人体健康。有了更深入的了解和更好的控制，这将改善空气质量，更好地保护整个公共卫生和生态系统。

该团队的研究结果最近发表在科学杂志《自然地球科学》上。

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