【摘 要】
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我国PM2.5污染事件主要驱动组分是二次气溶胶,其中二次有机气溶胶(SOA)是其生成机制最为复杂的部分,SOA的前体物包括挥发性有机物(VOCs)、NOx和NH3等。本研究选择了大气低分子量烯烃中关键活性物种丙烯(C3H6),最简单和最轻的非甲烷碳氢化合物乙炔(C2H2)和最简单的挥发性羰基酮丙酮(C3H6O)作为代表性的低分子量VOCs,在Ca Cl2种子颗粒物和不同相对湿度条件(RH)下,利用
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我国PM2.5污染事件主要驱动组分是二次气溶胶,其中二次有机气溶胶(SOA)是其生成机制最为复杂的部分,SOA的前体物包括挥发性有机物(VOCs)、NOx和NH3等。本研究选择了大气低分子量烯烃中关键活性物种丙烯(C3H6),最简单和最轻的非甲烷碳氢化合物乙炔(C2H2)和最简单的挥发性羰基酮丙酮(C3H6O)作为代表性的低分子量VOCs,在Ca Cl2种子颗粒物和不同相对湿度条件(RH)下,利用30 m~3的烟雾箱、扫描电迁移率粒径谱仪和质子转移飞行时间质谱等仪器,展开低分子量VOCs/NO2/NH3的光氧化实验。具体研究结果如下:(1)不存在种子颗粒物时,C3H6/NO2光氧化实验中颗粒物的质量浓度几乎为零,粒径没有变化。即使在反应中加入NH3,也不会改变SOA的质量浓度和粒径。(2)无论种子颗粒物是否存在,C3H6光氧化生成的O3浓度最大值均在70 ppb,说明种子颗粒物对生成的O3浓度几乎没有影响。存在种子颗粒物时,C3H6/C2H2/C3H6O-NO2-NH3光氧化体系,在8%/40%-82%RH条件下,消耗的C3H6、C2H2和C3H6O浓度减少129、6和29 ppb,消耗的NO2浓度减少3、4和8 ppb,消耗的NH3浓度减少32、增加6和减少1 ppb,·OH浓度减少0.49×10~5、4.59×10~5和增加4.18×10~6 molecules·cm-3。(3)C3H6/C2H2/C3H6O颗粒物的质量浓度分别增加4、10和3μg·m-3,粒径增加15、50和30 nm,产率增加2%、12%和4%。一方面是高湿下,Ca Cl2种子颗粒物完全潮解,作为颗粒相/液相反应表面,促进新粒子的生成。另一方面在高相对湿度和种子颗粒物条件下,NH3(g)会转化为NH3(aq),HONO与NH3(aq)自发的在无机种子气溶胶表面进行溶剂化,生成的硝酸铵可促使凝结的气相有机酸转化为颗粒相有机物,且NH3(aq)等可以预先存在于种子颗粒物表面,生成新粒子。(4)液态水含量是低分子量VOCs生成SOA的关键因素,气相中间产物不同导致不同的氧化反应机理。光氧化生成的气相OVOC进一步氧化溶解,进入颗粒相,进行酯化/液相/自由基自由基等反应,生成稳定的SOA。含氮有机物主要为酰胺类和硝酸酯类,可能来自低聚物的缩合反应,也可能来自含羧基官能团物质与NH3的酸碱取代反应。
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