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? ? ? ? ?中德兩國研究人員 21 日說，他們破解了北京及華北地區(qū)霧霾主要組分硫酸鹽的形成之謎，發(fā)現(xiàn)在大氣細(xì)顆粒物吸附的水分中二氧化氮與二氧化硫的化學(xué)反應(yīng)是當(dāng)前霧霾期間硫酸鹽的主要生成路徑。這一發(fā)現(xiàn)凸顯在繼續(xù)實施減排措施的同時使用氮氧化物過濾設(shè)備加強對污染物的排放力度對緩解空氣污染問題的重要性。

? ? ? ? ?近年來，北京及華北地區(qū)霧霾頻發(fā)。已有研究表明，硫酸鹽是重污染形成的主要驅(qū)動因素。在絕對貢獻(xiàn)上，重污染期間硫酸鹽在大氣細(xì)顆粒物 PM2.5 中的質(zhì)量占比可達(dá) 20%，是占比較高的單體；在相對趨勢上，隨著 PM2.5 污染程度上升，硫酸鹽是 PM2.5 中相對比重上升較快的成分。因此，硫酸鹽的來源研究是解釋霧霾形成的關(guān)鍵科學(xué)問題。

? ? ? ? ?清華大學(xué)賀克斌院士、張強教授、鄭光潔博士和德國馬克斯 · 普朗克化學(xué)研究所的程雅芳教授、烏爾里希 · 珀施爾教授、蘇杭教授等人當(dāng)天在新一期美國《科學(xué)進展》雜志上報告說，他們運用外場觀測、模型模擬及理論計算等手段發(fā)現(xiàn)，在北京及華北地區(qū)霧霾期間，硫酸鹽主要是由二氧化硫和二氧化氮溶于空氣中的 ” 顆粒物結(jié)合水 “，在中國北方地區(qū)特有的偏中性環(huán)境下迅速反應(yīng)生成。顆粒物結(jié)合水是指 PM2.5 在相對濕度較高的環(huán)境下潮解所吸附的水分。

? ? ? ? ?該結(jié)論與通常認(rèn)為的硫酸鹽形成機制有較大不同。現(xiàn)有基于歐美等地區(qū)的經(jīng)典大氣化學(xué)理論認(rèn)為，硫酸鹽主要是在云水環(huán)境中形成，由于云中的液態(tài)水含量遠(yuǎn)高于顆粒物結(jié)合水，通常高出 1000 到 10 萬倍，所以與云水中的硫酸鹽生成反應(yīng)相比，顆粒物結(jié)合水中的反應(yīng)可以忽略；理論計算還顯示，在云水反應(yīng)路徑中，二氧化氮氧化二氧化硫生成硫酸鹽這一路徑的貢獻(xiàn)也可忽略不計。

? ? ? ? ?而在北京及華北地區(qū)霧霾期間，一方面，由于顆粒物濃度大幅上升及靜穩(wěn)氣象條件下相對濕度較高等原因，顆粒物結(jié)合水含量遠(yuǎn)高于經(jīng)典情景，顆粒物結(jié)合水中的反應(yīng)總量大大提升；另一方面，重度霧霾期間二氧化氮濃度為經(jīng)典云水情景下的 50 倍以上，這直接改變了二氧化氮氧化路徑的相對重要性。此外，北京及華北地區(qū)大量存在的氨、礦物粉塵等堿性物質(zhì)使得當(dāng)?shù)仡w粒物結(jié)合水的 pH 值遠(yuǎn)高于美國等地，呈現(xiàn)出特有的偏中性環(huán)境，而二氧化氮氧化機制的反應(yīng)速率會隨 pH 值上升而大幅提高。

研究人員據(jù)此在論文中指出，優(yōu)先使用氮氧化物過濾系統(tǒng)可能有助大幅降低中國霧霾中的硫酸鹽污染水平。

? ? ? ? ?” 該研究表明我國復(fù)合型污染的特殊性，” 賀克斌院士對新華社記者說，” 高二氧化硫主要來自燃煤電廠，高二氧化氮主要來自電廠和機動車等，而起到中和作用的堿性物質(zhì)氨、礦物粉塵等則來自農(nóng)業(yè)、工業(yè)污染、揚塵等其他來源。這些不同的污染源在我國同時以高強度排放，導(dǎo)致硫酸鹽以特有的化學(xué)生成路徑迅速生成，這也是重度霧霾期間顆粒物濃度迅速增長的主要原因之一。”

? ? ? ? 倫敦酸霧通常被認(rèn)為是由燃煤排放的煙塵以及二氧化硫等一次污染物所致。洛杉磯霧霾則是一種光化學(xué)污染，主要原因是機動車尾氣在陽光作用下反應(yīng)生成了二次污染物。而中國霧霾是一次與二次污染物混合造成。

? ? ? ? ?賀克斌說，這種復(fù)合型污染的特殊性更加表明了多污染物協(xié)同減排的重要性，尤其是現(xiàn)階段應(yīng)優(yōu)先加大氮氧化物減排力度。” 之前我們雖然知道需要減排，但是如果無法弄清重霾污染形成的關(guān)鍵化學(xué)機制，就無法進行有效的模型定量模擬分析，也就無法準(zhǔn)確評估如何減排有效、科學(xué)。不科學(xué)減排可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果，可能花了很多人力物力，但收效甚微。”

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