為什么北京及華北地區霧霾中有高濃度的硫酸鹽?這一令人費解的謎團終于有了答案。中德兩國研究人員在21日出版的《科學進展》雜志上載文稱,大氣細顆粒物吸附的水分中二氧化氮(NO2)與二氧化硫(SO2)的化學反應是當前霧霾中硫酸鹽的主要生成路徑。這一發現表明,優先減少氮氧化物的排放對空氣污染治理意義重大。
研究表明,硫酸鹽是霧霾形成的重要因素。重污染期間,硫酸鹽在大氣細顆粒物PM2.5中的質量占比可達20%,是占比最高的單體。隨著PM2.5污染程度上升,硫酸鹽是PM2.5中相對比重上升最快的成分。2013年冬季,北京強霾期間硫酸鹽濃度刷新紀錄,高于世界衛生組織指南所定數值的16倍。
為了追蹤所有這些污染物的神秘來源,清華大學賀克斌院士和德國馬克斯·普朗克化學研究所的程雅芳教授等人于2013年1月在清華大學樓頂上對氣溶膠(懸浮在大氣中的固態和液態顆粒物的總稱)進行了檢測,并對整個周邊地區的數據進行了分析。
他們發現,空氣中細小的水顆粒起著孵化器的作用,因為它能截留二氧化硫分子,并能與二氧化氮相互作用而形成硫酸鹽。2013年的霧霾期間,該化學反應速度因為不流動的污濁天氣而進一步加快,它截留了接近地表的二氧化氮,導致二氧化氮濃度比晴朗天氣時要高出3倍之多。他們發現,這一過程會“自行放大”,因為氣溶膠質量濃度增加會導致氣溶膠水含量增高,從而加快硫酸鹽的累積并造成更嚴重的霧霾污染。
這些發現表明,減少二氧化氮和一氧化氮(它會在空氣中通過化學反應變成二氧化氮)等氮氧化物的排放比先前模型所預期的更能降低硫酸鹽污染的程度。
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