我国学者与海外合作者在海洋大气新粒子生成机制方面取得进展

【字体: 时间:2022年08月12日 来源:国家自然科学基金委员会

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  研究成果以“碘-有机物非均相化学快速促进海洋大气新粒子生成(Heterogeneous iodine-organic chemistry fast-tracks marine new particle formation)”为题于2022年8月2日发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上

  

图 碘–有机物多相反应快速促进海洋大气新粒子生成

  在国家自然科学基金项目(批准号:41925015)等资助下,中国科学院地球环境研究所黄汝锦研究员联合德国、爱尔兰、芬兰、美国多位科学家在海洋大气新粒子生成机制方面取得了新进展。研究成果以“碘-有机物非均相化学快速促进海洋大气新粒子生成(Heterogeneous iodine-organic chemistry fast-tracks marine new particle formation)”为题于2022年8月2日发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。论文链接:https://www.pnas.org/doi/pdf/10.1073/pnas.2201729119。

  海洋大气新粒子是海洋排放的活性反应气体通过反应成核和增长过程产生的,是当前制约气候模型预测准确性的主要因素之一。2002年Nature首次报道了在海岸带观测到的碘氧化驱动新粒子生成机制,但在大洋和极地等大气碘浓度较低的区域,成核后的碘氧粒子如何快速增长为云凝结核等更大粒径的颗粒物是近20年来国际大气科学研究领域的一个难题。此项研究结合外场观测、实验分析和模型模拟综合研究,从反应机制的角度出发,发现碘氧粒子与海洋排放的挥发性有机物的非均相氧化-还原反应快速促进碘氧粒子成核后的增长。与经典的“凝结”增长机制相比,该“非均相反应”增长机制使海洋大气新粒子的增长速率提高了一个数量级。该机制可很好地解释大洋和极地碘和挥发性有机物浓度较低的环境下海洋大气新粒子生成现象。该研究还揭示了碘氧粒子在氧化有机物的同时被还原为碘分子,碘分子从颗粒相释放出来重新进入气相后,开始新一轮的碘氧化成核过程,从而实现碘在气相和颗粒相的循环,提出以“碘”为中心的多相反应海洋大气新粒子生成机制新认识(图)。

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