蜂窩活性炭生產廠家揭曉霧霾真兇

　　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化。一次排放就是工業、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，不是PM2.5。到了大氣中發生復雜的反應，產生二次轉化，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境研究所在Nature上發表文章，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，而是通過二次轉化，通過大氣化學和物理過程完成氣體到固體的轉變，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追問，二次轉化到底如何發生?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，就更容易發生氣體到固體的轉化，產生新顆粒物。

　　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、南京等地的空氣質量明顯是重污染區，其懸浮物濃度那么高，還能源源不斷地產生二次污染新顆粒物，貢獻爆表的Pm2.5的數值。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，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聯。

　　要點：硫酸二聚體團簇濃度與顆粒物形成的線性關聯。

　　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聯。

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

　　圖3 大氣污染事件下的顆粒物增長速率與計算模擬結果的比對。

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

　　小結

　　洛杉磯環境空氣污染組成部分,半數由VCP揮發性化學品貢獻。圖片來源：Science

　　看到有機物對顆粒物長大的重要促進作用，小編也聯想到今年上半年Science發表的另一篇文章，Brian C. McDonald等人發表在Science 的研究結果(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性化學產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據，且與之前前人報道的實驗室模擬結果，進行了對照，所有證據都指向，硫酸與有機胺是氣體到固體顆粒物轉變的的罪魁。

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