碘及碘化物光氧化反应与气溶胶形成机制研究

发布时间：2018-02-28 08:34

  本文关键词： 含碘气溶胶 光电离 光腔衰荡 烟雾箱 流动反应池　出处：《安徽大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：大气气溶胶是灰霾污染的重要组成部分,对大气环境、气候变化和人类健康等具有非常重要的影响。已有的研究表明,除了直接排放的一次气溶胶,由大气中的一次污染物通过大气氧化反应形成的二次气溶胶也是大气气溶胶的另一重要来源,因此深入认识相关的大气氧化反应与二次气溶胶的形成机制是理解大气气溶胶的环境、气候和健康效应的前提与基础。碘循环在大气化学中具有重要的地位,作为二次气溶胶的重要组成部分,含碘二次气溶胶在海洋边界层扮演着重要的角色。现有的研究表明含碘气溶胶的形成和生长源于含碘前体物(碘或含碘化合物)的氧化和后续聚合过程,含碘前体物的初步氧化会形成IO、OIO等具有高度反应活性的初级碘氧化物,进一步的氧化反应产生更稳定的碘氧化物IxOy,再经过后续聚合反应导致碘氧粒子(IOPs)的形成。碘氧粒子的形成机制决定了含碘气溶胶的物化特性,最终决定了其环境与气候效应。然而,现有的模型研究与大气观测结果之间,甚至是不同模型研究之间常常存在分歧,这些分歧又进而导致人们在评估含碘气溶胶对全球环境和气候变化影响效应上的不确定性。因此,实现对具有高度反应活性的碘氧化物的在线探测与含碘气溶胶化学组成的在线分析,深入认识含碘前体物的大气氧化反应与相应的含碘气溶胶的形成机制,是当前大气和环境科学研究的热点之一,对于准确评估含碘气溶胶的全球或区域性环境与气候效应具有重要的意义。本文基于实验室模拟反应系统—烟雾箱系统和流动反应池,通过对碘氧化物的在线探测和含碘气溶胶粒子化学组成的在线分析,探究了单质碘和二碘甲烷臭氧光氧化反应生成碘氧化物的反应机制和含碘气溶胶的形成机制,主要的研究工作和结果如下:1.基于流动反应系统与光腔衰荡光谱(CRDS)的联用,实现了对二碘甲烷臭氧光氧化反应过程中高反应活性碘氧化物(IO和OIO)的实时在线探测,并探究了 NO2和H2O对碘氧化物的动力学影响机制。研究发现NO2和H2O对于反应过程的中间产物碘氧(IO)存在着一定的抑制作用,会使IO的浓度逐渐降低。表明NO2和H2O可能参与了碘氧化物的形成过程,并对后续含碘气溶胶的形成机理、动力学过程以及产率变化产生着重要影响。2.利用静电扫描粒径谱仪(SMPS)对烟雾箱系统中产生的含碘气溶胶粒子的粒径分布进行在线测量,研究了环境因素(前体物种类、浓度和光照条件)对含碘气溶胶形成的影响。对于I2/KI/H2O溶液的臭氧光氧化实验研究的结果表明:a.前体物浓度的增加有助于含碘气溶胶的形成;b.光照条件更有利于气溶胶的生成。进一步的研究表明在光照和无光照条件下I2的臭氧氧化可能存在两种不同反应机制:在光照条件下,12首先光解产生I原子,后续I原子与03反应占主导地位;而在无光照条件下,I2主要与臭氧产生过程中伴生的O原子发生反应。3.基于热解析可调谐真空紫外光电离飞行时间气溶胶质谱(TD-VUV-TOF-PIAMS)和流动反应池系统的联用,实现了对含碘气溶胶粒子的化学组分的在线探测与分析。结合流动管的反应时间与探测时间分离的特点与同步辐射单光子电离的优点,实验测量了 CH2I2与臭氧光氧化反应形成的含碘气溶胶粒子的光电离质谱和主要化学组分的光电离效率曲线(PIE),利用实验获得的各主要组分的电离能,并结合量子化学理论,最终确认了这些组分的分子化学组成,为深入探究含碘气溶胶的形成机制提供了前提和基础。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X513;O648.16

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王轩;陈建华;耿春梅;任丽红;陈建民;叶兴南;杨文;;北京冬季气溶胶吸湿性的观测与分析[J];中国科学院大学学报;2014年03期

2 夏祥鳌,王普才,陈洪滨,Philippe Gouloub,章文星;中国北方地区春季气溶胶光学特性地基遥感研究[J];遥感学报;2005年04期

3 刘煜;李维亮;周秀骥;;夏季华北地区二次气溶胶的模拟研究[J];中国科学(D辑:地球科学);2005年S1期

4 徐建中,孙俊英,任贾文,秦大河;中国第二次北极科学考察沿线气溶胶成分分析[J];冰川冻土;2005年02期

5 颜鹏;郇宁;杨东贞;张养梅;王淑凤;;两种气溶胶质量重建方法的比较及气溶胶质量闭合研究[J];中国科学院研究生院学报;2007年05期

6 周任君;陈月娟;毕云;易明建;;青藏高原上空气溶胶含量的分布特征及其与臭氧的关系[J];高原气象;2008年03期

7 陈秀红;魏合理;李学彬;徐赤东;徐青山;;可见光到远红外波段气溶胶衰减计算模式[J];强激光与粒子束;2009年02期

8 王吉明;曹艳华;叶小峰;骆世娟;阮启亮;刘立群;段艺萍;;东亚地区气溶胶化学成分特性分析及数值模拟研究[J];江西农业大学学报;2010年01期

9 曹艳华;叶小峰;阮启亮;刘立群;段学礼;;东亚地区春冬季气溶胶化学成分特性的数值模拟分析[J];井冈山大学学报(自然科学版);2010年02期

10 颜鹏;刘桂清;周秀骥;王京丽;汤洁;刘强;王振发;周怀刚;;上甸子秋冬季雾霾期间气溶胶光学特性[J];应用气象学报;2010年03期

相关会议论文 前10条

1 郝立庆;王振亚;黄明强;方黎;张为俊;;种子气溶胶对甲苯光氧化生成二次有机气溶胶的生长影响[A];中国颗粒学会2006年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2006年

2 孙贞;徐晓亮;侯忠新;丁锋;;青岛市不同天气系统下气溶胶浓度特性初探[A];第十五届全国云降水与人工影响天气科学会议论文集（Ⅱ）[C];2008年

3 杨素英;马建中;;多化学组分气溶胶对暖云微物理特征的影响[A];S18 大气物理学与大气环境[C];2012年

4 李嘉伟;韩志伟;;东亚地区气溶胶空间分布和季节变化的模拟研究[A];第七届海峡两岸气胶技术研讨会暨第二届空气污染技术研讨会论文摘要集[C];2010年

5 张敏;林立;陈建民;;大西洋深海气溶胶船基监测[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年

6 张秋晨;朱彬;苏继峰;王红磊;;南京三类不同大气污染过程下气溶胶水溶性无机离子的特征研究[A];S18 大气物理学与大气环境[C];2012年

7 李富刚;李仑格;林春英;王广河;汪晓滨;;西北地区气溶胶研究的回顾与展望(Ⅱ)气溶胶的源和汇与沙尘暴研究综述[A];第26届中国气象学会年会大气成分与天气气候及环境变化分会场论文集[C];2009年

8 杨素英;马建中;胡志晋;银燕;;可溶性有机气溶胶对CCN和云微物理特征影响的模拟研究[A];第十五届全国云降水与人工影响天气科学会议论文集（Ⅱ）[C];2008年

9 赵树云;智协飞;张华;王志立;;不同气溶胶方案对BCC_AGCM2.0.1的影响[A];第28届中国气象学会年会——S8大气成分与天气气候变化的联系[C];2011年

10 姚青;蔡子颖;韩素芹;刘爱霞;刘敬乐;;天津冬季相对湿度对气溶胶浓度谱分布和大气能见度的影响[A];第八届全国优秀青年气象科技工作者学术研讨会论文汇编[C];2014年

相关重要报纸文章 前2条

1 张军;二次碳气溶胶的形成影响因素及其环境意义 获2006年度国家自然科学基金研究计划—面上项目[N];科技日报;2007年

2 王德英;气溶胶及其气候效应研究进展顺利[N];中国气象报;2008年

相关博士学位论文 前10条

1 王永宏;大气气溶胶理化特性及其对消光和臭氧浓度影响[D];兰州大学;2015年

2 冷春波;气溶胶界面热力学和动力学过程的FTIR研究[D];北京理工大学;2015年

3 赵树云;气溶胶的有效辐射强迫及对全球气候特别是地表干旱程度的影响研究[D];中国气象科学研究院;2015年

4 杨燕;气溶胶对山地区域降水影晌的个例研究[D];中国气象科学研究院;2016年

5 车浩驰;基于长期观测的长三角背景区域云凝结核活化特征和预报方案的研究[D];中国气象科学研究院;2017年

6 张璐;长三角背景区域相对湿度对大气气溶胶散射特征影响的观测与模拟研究[D];中国气象科学研究院;2017年

7 徐昶;中国特大城市气溶胶的理化特性、来源及其形成机制[D];复旦大学;2010年

8 张养梅;京津冀地区亚微米气溶胶特征及其变化的观测分析研究[D];中国气象科学研究院;2011年

9 张蓉;中国气溶胶中重金属的特征、来源及其长途传输对城市空气质量及海域生态环境的可能影响[D];复旦大学;2011年

10 王哲;中国典型地区碳质气溶胶及二次有机气溶胶特征研究[D];山东大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 孙根厚;上甸子站夏季降水期间气溶胶湿清除影响的观测研究[D];中国气象科学研究院;2012年

2 朱于红;MODIS C006气溶胶产品评估及其在省域大气污染研究中的应用[D];浙江大学;2015年

3 黄伟;沙尘和人为气溶胶的直接辐射效应对亚洲气候的影响[D];南京信息工程大学;2015年

4 徐戈;冻滴微物理过程的分档数值模拟试验研究[D];南京信息工程大学;2015年

5 李义宇;华北夏季气溶胶与云微物理特征的飞机观测研究[D];南京信息工程大学;2015年

6 李力;黄山地区云凝结核与气溶胶化学成分的特性及其关系[D];南京信息工程大学;2015年

7 徐彬;南京与黄山两地气溶胶吸湿性研究[D];南京信息工程大学;2015年

8 秦鑫;南京北郊重金属气溶胶特征及来源分析[D];南京信息工程大学;2015年

9 陈智杰;洁净热气溶胶灭火剂配方设计原理研究[D];南京理工大学;2015年

10 李忠;特殊事件影响下的滨海细颗粒气溶胶的化学组分变化特征[D];国家海洋局第三海洋研究所;2015年

，

本文编号：1546580