研究發現大氣氯離子光活化及其催化氧化二氧化硫新機制

　　硫酸鹽是大氣細顆粒物（PM2.5）的主要成分，對全球氣候變化、區域空氣質量和人類健康具有重要影響。目前全球和區域大氣模式未能準確模擬硫酸鹽的觀測結果，表明大氣中存在硫酸鹽的未知生成機制。中國科學院生態環境研究中心研究員賀泓團隊，聯合美國賓夕法尼亞大學教授Joseph S. Francisco團隊、北京理工大學教授張秀輝團隊發現，在潮解NaCl顆粒上，SO2可以發生非均相光氧化反應生成硫酸鹽。研究通過實驗和量子化學理論計算證實，在酸性條件下，溶液中的氯離子可以和水合氫離子及氧氣結合自發形成[Cl--H3O+-O2]復合體，并在氙燈光源激發下，發生電子轉移過程生成Cl自由基、O2-自由基和OH自由基。Cl自由基和OH自由基均可以將亞硫酸鹽氧化為硫酸鹽。其中，Cl自由基可以被四價硫還原為Cl-離子，呈現出顯著的催化效應。

　　由于Cl-的弱吸光性，其活化為Cl自由基被認為需要強氧化劑（如OH自由基、O3等）參與。本研究突破了關于大氣中Cl活化的傳統認識，證實了在光照作用下，不需要其他強氧化劑的參與，Cl-便可與空氣中的O2同時被活化，生成表面活性氧物種，增強大氣氧化性并促進二次硫酸鹽形成。而SO2非均相氧化過程產生的H+可以促進Cl-的光活化，表明Cl-光活化和SO2非均相氧化具有協同促進效應。顆粒物界面過程對大氣氧化性的增強和二次顆粒物形成的促進作用及其正反饋機制，是大氣霾化學污染區別于以往典型污染事件的重要特征，也是大氣霾化學研究的重要內容。氯化物是自然排放量最大的海鹽氣溶膠的主要成分，且在燃燒排放的顆粒物中普遍存在，揭示含氯顆粒物界面過程對大氣氧化性和二次顆粒物形成的影響機制，有助于推進對于大氣霾化學污染成因的認知。

　　相關研究成果以Photoactivation of chlorine and its catalytic role in the formation of sulfate aerosols為題，發表在《美國化學會志》（JACS）上。研究工作得到國家自然科學基金基礎科學中心項目、國家重點研發計劃和中國科學院青年創新促進會優秀會員項目的支持。