蜂窩活性炭生產(chǎn)廠家揭曉霧霾真兇

　　蜂窩活性炭廠家揭曉霧霾真兇。穹頂之下的霧霾，是困擾現(xiàn)代城市人的頭疼問題。為這一問題的起源提出了新的見解，揭示了有機物與硫酸在大氣新粒子的形成與增長中的重要作用，有望對解決中國城市的霧霾指明方向( Science, 361(6399), 278–281. https://doi.org/10.1126/science.aao4839)。

　　實際上，我們常說的霧與霾是不同的。霧的基本成分是水。而霾，可以稱之為固體顆粒物，是由大氣中的塵粒、鹽粒、煙粒等等組成，包含那些直徑在2.5微米以下的細顆粒物，也就是常說的PM2.5。

　　霧霾到底怎么形成的?

　　PM2.5的來源主要包括一次排放和二次轉(zhuǎn)化。一次排放就是工業(yè)、交通、揚塵等直接排出來的污染物，包括二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、氨、揮發(fā)性有機物(VOCs)、各種金屬元素、碳黑/元素碳(BC/EC)，氯等。

　　這些一次排放的污染物，很多還是氣體狀態(tài)，不是PM2.5。到了大氣中發(fā)生復雜的反應，產(chǎn)生二次轉(zhuǎn)化，使得氣體污染變成固體顆粒PM2.5。

　　2014年，瑞士保羅謝爾研究所(PSI)和中國科學院地球環(huán)境研究所在Nature上發(fā)表文章，認為北京、上海和廣州空氣中高達四分之三的細顆粒物都不是來源于直接排放，而是通過二次轉(zhuǎn)化，通過大氣化學和物理過程完成氣體到固體的轉(zhuǎn)變，最后形成PM2.5的顆粒物。(Nature 514, 2014，218–222)。

　　2013年1月份北上廣和西安的PM2.5的組成分析，圖片來自：Nature 514, 2014，218–222

　　天生好奇的科學家就要繼續(xù)追問，二次轉(zhuǎn)化到底如何發(fā)生?氣體到固體是怎么樣的過程?

　　另一個令人困惑的問題是，基于以前的觀測和理論結(jié)果，一般人們認為，大氣新顆粒物的形成需要相對高的硫酸濃度以及較低的懸浮物濃度。這樣，新成核的粒子長到數(shù)納米之前，就不至于被其它懸浮物所捕獲。也就是說，懸浮物濃度越低，就更容易發(fā)生氣體到固體的轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生新顆粒物。

　　但是這個理論在解釋中國的各大城市的空氣污染成因遇到了困難。因為，北京、上海、廣州、南京等地的空氣質(zhì)量明顯是重污染區(qū)，其懸浮物濃度那么高，還能源源不斷地產(chǎn)生二次污染新顆粒物，貢獻爆表的Pm2.5的數(shù)值。這又是為何?

　　今天這篇文章，就回答了這個問題。

　　全文亮點：調(diào)查了上海的二次顆粒物的形成原因，在分子尺度，觀測了硫酸前軀體和初始顆粒團簇的形成。高的二次顆粒物形成速率，與硫酸-二甲胺(DMA)-水成核有關(guān)，此團簇包含硫酸二聚體以及H2SO4-DMA團簇。

　　團簇動力學模擬顯示，在3 nm以下顆粒物的形成過程中，硫酸的高濃度使得懸浮物濃度較高時，新的顆粒物依然能不斷形成。而隨后，有機物的凝結(jié)使得顆粒物的變大速率進一步加快。

　　圖文快解

　　圖1 硫酸團簇(二聚體、三聚體和四聚體)，硫酸--DMA團簇以及顆粒物形成的速率的關(guān)聯(lián)。

　　要點：硫酸二聚體團簇濃度與顆粒物形成的線性關(guān)聯(lián)。

　　圖2 大氣條件下和之前的實驗室模擬條件下，硫酸濃度與顆粒物形成速率關(guān)聯(lián)。

　　要點：酸-二甲胺(DMA)-水成核速率與硫酸濃度的關(guān)聯(lián)，可以成功跨越實驗室模擬條件與真實城市監(jiān)測結(jié)果。

　　圖3 大氣污染事件下的顆粒物增長速率與計算模擬結(jié)果的比對。

　　要點：3 nm以下，高硫酸濃度模擬結(jié)果與觀測值稍高，說明硫酸對成核貢獻明顯。3 nm以上，是有機揮發(fā)物導致顆粒物進一步快速長大。

　　小結(jié)

　　洛杉磯環(huán)境空氣污染組成部分,半數(shù)由VCP揮發(fā)性化學品貢獻。圖片來源：Science

　　看到有機物對顆粒物長大的重要促進作用，小編也聯(lián)想到今年上半年Science發(fā)表的另一篇文章，Brian C. McDonald等人發(fā)表在Science 的研究結(jié)果(Science, 2018, 359, 760-764, DOI: 10.1126/science.aaq0524)，他們以洛杉磯為研究對象，闡明了香水、化妝品和日常洗滌劑之類家庭日用品的揮發(fā)性化學產(chǎn)品也是城市霧霾形成的重要污染來源。

　　總之，今天這篇事先工作通過先進的測量方法，得到了大氣污染條件下的數(shù)據(jù)，且與之前前人報道的實驗室模擬結(jié)果，進行了對照，所有證據(jù)都指向，硫酸與有機胺是氣體到固體顆粒物轉(zhuǎn)變的的罪魁。

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