科学家提出黑碳气溶胶成核新机制
近来,我国科学技术大学教授王占东团队经过试验和理论相结合,发现焚烧中发生的共价团簇中间体在气相小分子-黑碳颗粒转化进程中扮演着桥梁效果,提出了“共振安稳自在基团簇化(RSRC)”的黑碳气溶胶成核新机制。相关研讨成果在线发表于美国《国家科学院院刊》。
化石燃料和生物质的不完全焚烧发生的黑碳气溶胶是大气细颗粒物的要害组分,在多维度环境体系中具有极端严重影响:其不只下降区域空气质量、加重呼吸道疾病危险,还经过吸收太阳辐射改动大气能量平衡,成为继二氧化碳之后的第二大气候变暖奉献因子。在能源动力范畴表现为发动机积碳现象由未充沛焚烧发生的碳微粒堆积会显着下降焚烧功率,并加快发动机部件磨损。
虽然学界已树立对黑碳气溶胶环境危害的体系认知,但关于其成核机制的中心科学问题仍未打破:从气态前驱体向颗粒相改变的动态演化途径,特别是临界成核阶段的分子界面反响机制。这一基础研讨瓶颈限制着污染操控技术创新、环境管理战略优化,以及大气化学-云物理-气候模型等多学科穿插范畴要害界面进程的精准解析。
该研讨团队在近期的研讨中已发现焚烧中持久性自在基反响能够发生共价团簇中间体,以及黑碳气溶胶颗粒。此次作业中,经过反响调控以1-茚基、1-甲基萘基、典型运送燃料组分等为反响物,热解制备黑碳气溶胶新粒子。经过激光解吸?电离质谱丈量发现,黑碳气溶胶新粒子中存在一系列的共价团簇。经过同步辐射光电离质谱丈量、热重丈量、团簇分子动力学直径核算,发现气相小分子团簇在质量增加到必定阶段会呈现十分显着的颗粒相增加特征,并且相变临界标准与试验丈量的黑碳气溶胶新粒子标准共同。
该作业所提出的RSRC黑碳气溶胶成核新机制经过自在基链反响完成分子团簇的共价键合成长,着重共价团簇在黑碳气溶胶构成进程中的重要性,与传统黑碳气溶胶颗粒构成理论构成鲜明对比。传统理论以为,黑碳气溶胶颗粒成核首要依靠多环芳烃的物理堆叠或弱化学缔合。RSRC机制的树立,为黑碳气溶胶颗粒的初始成核进程供给了新的分子层面的机理阐释,也为焚烧黑碳气溶胶颗粒物的多标准模仿供给了要害理论基础。(来历:我国科学报 王敏)


