大气氧化性气体与soot的非均相化学反应
文献类型：会议论文
| 作者 | 贺泓,韩冲,刘永春等 |
| 出版日期 | 2012-11-07 |
| 会议名称 | 第19届中国大气环境科学与技术大会暨中国环境科学学会大气环境分会2012年学术年会 |
| 会议日期 | 2012-11-07 |
| 会议地点 | 中国山东青岛 |
| 关键词 | soot O3 NO2 O2 非均相反应 |
| 中文摘要 | Soot 起源于化石和生物质燃料的不完全燃烧,其化学成分主要由元素碳和有机碳组成.Soot 的年均排放量在8-24 Tg,占大气气溶胶总量的10-15％.通过吸收太阳辐射和作为云凝结核和冰核,soot 对大气层中的辐射平衡有着重要影响.Soot 进入大气后与活性气体组分HO2、O3、NO2、NO3、N2O5、HNO3、H2SO4 发生非均相反应,一方面显著改变大气层的化学组成,另一方面还将影响soot 的形貌、结构、组成、吸湿性和光学性能.但是,相对于痕量气体在soot 表面摄取及气相物种生成的研究,关于soot 自身结构和组成在非均相反应过程中的变化的研究还很少.通过控制燃烧条件制备了模拟不同排放条件的soot 样品,并对soot 样品的亲水性、形貌、结构、挥发性有机物的含量及官能团进行了表征.正己烷和癸烷soot 的表面张力随燃烧过程中燃/氧比的减小而增加；而甲苯soot 的表面张力基本不变.通过对不同燃烧条件soot 的表面组成和结构进行研究,发现正己烷和癸烷soot 表面极性官能团含量随燃/氧比减少而升高；甲苯soot 表面极性官能团含量基本不变.确定了表面张力与soot 表面官能团C-O/C-H 成线性关系,从而建立了soot 物理化学结构与亲水性之间的定量关系.考察了soot 与O3 的非均相反应,发现石墨层边缘和表面石墨层的无序碳是与O3 非均相反应的活性组分；O3 氧化使soot 的结构有序度下降；在O3 氧化过程中,soot 表面生成酮、内酯和酸酐等含氧物种.动力学研究表明,表面石墨层的无序碳比石墨层边缘的无序碳更容易与O3 进行非均相反应；富燃火焰soot 的表面石墨层和石墨层边缘的无序碳的反应活性高于贫燃火焰soot 的相应微观结构的反应活性.因此,同一样品中,soot 的不同微观结构在与O3 非均相反应过程中具有不同的活性；因而不同燃烧条件获得的soot 也表现出不同的反应活性.研究发现,模拟太阳光能显著增强NO2 对soot 的老化过程,并在soot 表面生成了一些硝基化合物和含氧物种.同时,表面硝基物种的光解还能产生许多羰基物种以及气相HONO 和NO.通过对soot 表面物种反应动力学的研究,发现soot 的老化速率依赖于NO2 的浓度以及soot 的制备条件.高有机碳含量的soot 对NO2 具有高反应活性,这说明反应活性物种主要是soot 表面的有机碳.通过GC-MS 和ATR-IR 检测,有机碳的组分主要是一些多环芳烃和脂肪烃.更为重要的是,模拟太阳光能够激发空气中分子O2 对soot 的老化过程.有机碳组分在O2 对soot的光化学老化过程中起着关键性的作用,并被转化成醌、酮、醛、内酯和酸酐等各种含氧物种.在光照强度25 mW cm-2 条件下,soot 表面物种在20％ O2 气氛下的反应速率是100ppb O3 气氛下的反应速率的1.5-3.5 倍.因此,考虑到O2 在大气中的含量及其较高的反应活性,在光照条件下O2 的光化学氧化应当是soot 的一个非常重要的老化过程. |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/32122]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_大气环境科学实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 贺泓,韩冲,刘永春等. 大气氧化性气体与soot的非均相化学反应[C]. 见:第19届中国大气环境科学与技术大会暨中国环境科学学会大气环境分会2012年学术年会. 中国山东青岛. 2012-11-07. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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