典型生物质燃烧标识物及生物质排放的VOCs在大气中的降解机理及动力学研究

发布时间：2020-04-20 17:36

【摘要】：生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能,就是太阳能以化学能的形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。目前很多国家都在积极研究和开发利用生物质能,通常包括木材、水生植物、森林废弃物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便等。地球上的生物质能资源较为丰富,而且是一种无害的能源。但是,在关注生物质能带来便利的同时,也应当关注生物质本身排放的VOCs和生物质燃烧排放的有机物对环境的影响。本文以左旋葡聚糖和脱氢枞酸作为生物质燃烧释放的典型的分子示踪物和生物质排放的单萜烯(罗勒烯、月桂烯和芳樟醇)为代表物进行研究,采用高水平量子化学理论密度泛函方法(DFT),在MPWB1K/6-311+G(3df,2p)//MPWB1K/6-31+G(d,p)水平上对左旋葡聚糖、脱氢枞酸、单萜烯在大气中的氧化降解机理做出了系统的研究与分析,并且使用RRKM-TST理论计算了相关的动力学数据。得到了一些有价值的研究成果： 1.左旋葡聚糖的大气氧化降解机理及动力学性质 OH自由基氢抽提反应是左旋葡聚糖大气降解的主要途径。本文采取高精度的量子化学方法研究了左旋葡聚糖与OH自由基可能进行的重要反应,并对形成的主要活性中间体在O2/NO/H2O存在条件下进行的大气反应作了研究。研究表明OH自由基抽提烷基上H的反应是主要的引发反应,其最终降解产物对大气酸度和SOA形成均有贡献。并且在298K时,左旋葡聚糖与OH自由基的反应速率常数为2.21×10-13cm3molecule-1s-1,计算得到其大气寿命为26天。 2.脱氢枞酸的大气氧化降解机理及动力学性质研究了OH自由基和03分别引发的脱氢枞酸的大气氧化降解机理。对于OH自由基引发反应来说,OH自由基的加成反应和抽提反应都发挥着重要作用,并且RRKM计算结果表明：在298K时,OH自由基加成反应速率常数为2.00×10-12cm3molecule-1s-1,而H抽提反应速率常数为6.89×1012cm3molecule-1s-1,总包反应速率常数为8.9×10-12cm3molecule-1s-1。由于对流层中高的O3浓度,O3引发的加成反应同样也不能忽视,其反应速率常数为2.29×10-20cm3molecule-1s-1。 3.单萜烯的氧化降解机理和动力学性质分别研究了罗勒烯、月桂烯、芳樟醇与03的反应机理,讨论了03分别加成到各个双键上的加成反应,以及在O2/NO/H2O存在条件下的二级反应。并且讨论了这三个单萜烯在液相中反应进行的趋势。在298K时,罗勒烯、月桂烯、芳樟醇与03反应的速率常数分别为7.19×10-16、3.51×10-19和3.83×10-16cm3molecule-1s-1。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK6;X13

【参考文献】