廣州地化所闡明高污染背景下異戊二烯二次有機(jī)氣溶膠生成機(jī)制特異性
二次有機(jī)氣溶膠(SOA)對(duì)全球氣候變化和區(qū)域空氣污染有重要影響。異戊二烯是全球排放量最大的SOA前體物,其主要來(lái)自植物排放,生成SOA過(guò)程受氮氧化物(NOx)控制。在偏遠(yuǎn)地區(qū)的低NOx環(huán)境下(Low-NOx conditions),異戊二烯主要通過(guò)HO2-channel生成IEPOX環(huán)氧中間體,再經(jīng)過(guò)顆粒相酸催化開(kāi)環(huán)反應(yīng)生成SOA;在污染地區(qū)的高NOx環(huán)境下(High-NOx conditions),其主要通過(guò)NO/NO2-channel生成HMML環(huán)氧中間體,再形成SOA(圖1)。

圖1 異戊二烯SOA生成途徑示意圖
然而,廣州地球化學(xué)研究所何全甫博士和丁翔研究員針對(duì)珠江三角洲重污染時(shí)期的觀測(cè)卻顯示,異戊二烯SOA標(biāo)志物組成呈現(xiàn)Low-NOx成因特征。綜合運(yùn)用ISORROPIA-II和Kintecus模型的結(jié)果顯示,在珠江三角洲典型粒子酸性和氣溶膠含水量條件下,IEPOX酸催化開(kāi)環(huán)反應(yīng)比例高達(dá)58%(圖2),顯著增加了HO2-channel生成SOA的貢獻(xiàn)。另一方面,珠江三角洲較高的環(huán)境溫度限制了HMML的生成,從而導(dǎo)致NO/NO2-channel生成SOA受限。這些結(jié)果表明即使在高污染條件下,異戊二烯SOA生成仍以HO2-channel為主。此外,我們還發(fā)現(xiàn)硫酸鹽會(huì)顯著促進(jìn)異戊二烯SOA生成,因此控制二氧化硫排放不僅可降低硫酸鹽,還能減少異戊二烯SOA。這些發(fā)現(xiàn)豐富了學(xué)術(shù)界對(duì)重污染地區(qū)SOA生成機(jī)制的認(rèn)識(shí),為細(xì)粒子污染精細(xì)化管理提供了啟示。

圖2 珠江三角洲重污染條件下,IEPOX不同去除途徑貢獻(xiàn)
該研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金委“優(yōu)秀青年基金”、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)以及有機(jī)地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助,相關(guān)研究成果近日以“Secondary organic aerosol formation from isoprene epoxides in the Pearl River Delta, South China: IEPOX- and HMML-derived tracers”發(fā)表于Journal of Geophysical Research: Atmospheres (2018, 123, 6999-7012, https://doi.org/10.1029/2017JD028242)。
(有機(jī)地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 & 所綜合辦公室)

新聞動(dòng)態(tài)