我国学者在大气有机胺的硫酸气溶胶界面化学反应机理方面取得进展
- 2021年01月12日 15:22:48来源:地球科学部作者:张朝林 郑袁明 王西勃点击:3881
【化工仪器网 科技前沿】
图1 大气有机胺在不同硫酸浓度气溶胶界面的胺盐转化反应机理示意图
在国家自然科学基金项目(批准号:42020104001,41907184,41731279)等的资助下,广东工业大学安太成教授科研团队与美国宾夕法尼亚大学约瑟夫·弗朗西斯科(Joseph S. Francisco)教授科研团队合作,在大气有机胺的硫酸气溶胶界面化学反应机理的理论计算方面取得进展。研究结果以“有机胺在气相-颗粒物界面上快速转化为胺盐的机制(Mechanism for Rapid Conversion of Amines to Ammonium Salts at the Air-Particle Interface)”为题,于2020年12月31日在Journal of the American Chemical Society (《美国化学会志,JACS》)杂志上发表。
活性有机物和硫酸形成的有机硫酸盐是气溶胶酸性物种的重要组成部分,既占据总有机质含量的30%,又很大程度决定了大气细颗粒物(PM2.5)的酸度、化学组分以及毒性。因此,针对大气有机胺这一重要的碱性挥发性有机物和大气新粒子形成与生长的重要前驱体,揭示其在硫酸气溶胶表面的胺盐转化机制,特别是气相和颗粒相分配过程,对正确评估有机胺对大气细颗粒物生长的贡献具有重要科学意义。
中美两国科学家以甲胺、二甲胺和三甲胺等小分子量脂肪胺为大气有机胺代表,从原子角度系统阐明了硫酸气溶胶表面质子传递的关键化学反应机制。此研究利用玻恩–奥本海默分子动力学方法(BOMD)模拟发现:在高质量浓度硫酸条件下,界面水分子促进小分子脂肪胺与水合氢离子发生酸碱中和反应,使目标大气脂肪胺迅速转化为胺盐(转化时间<4×10-12s);然而在低质量浓度硫酸条件下,小分子脂肪胺进行可逆的水解反应的概率与酸碱中和反应相当,促使不稳定的胺根离子-氢氧根离子对的形成,从而显著延缓胺盐的转化速率(转化时间延长至1~6×10-11 s)。结果导致高质量浓度硫酸情况下胺盐在硫酸气溶胶界面转化的速率比低质量浓度硫酸情况下快2.5~15倍,从而促使其在高质量浓度硫酸情况下气溶胶质量的快速增加。此外,结合经典分子动力学(MD)和量子化学(QC)理论研究方法,明确了低质量硫酸浓度条件下气溶胶界面内水分子间复杂的氢键网络是导致胺盐转化速率慢的根本原因。
本成果对研究有机胺促进含其他酸性种子(如硝酸和有机酸)的大气颗粒物的界面形成与生长机制也具有借鉴意义。
关注本网官方微信 随时阅读专业资讯
- 预算204万 甘肃省兰州生态环境监测中心采购多种仪器设备 2024-03-28 11:33:59
- 近日,甘肃省兰州生态环境监测中心发布公告,计划对2024年生态环境监测网络运行灰霾超级站(含国家组分网监测设备)运维项目公开招标,预算204万。
- 4项国家生态环境标准征求意见中 涉及一氧化碳、氨监测 2024-03-25 13:43:33
- 为持续规范生态环境监测工作,日前,生态环境部组织编制了《固定污染源废气 一氧化碳和氯化氢连续监测技术规范》等4项国家生态环境标准征求意见稿,现公开征求意见。并于2024年4月22日前将意见建议书面反馈生态环境部。
- 粒子计数器等设备中标结果公告 2024-03-22 11:34:14
- 项目名称:粒子计数器等设备采购,项目编号:4729-244SHYX24001/01,招标范围:粒子计数器等设备采购,详见招标内容,招标机构:上海一昕商务咨询有限公司,招标人:上海市检测中心
- 预算170万 英德市环境监测站采购光谱仪等 2024-03-22 08:59:14
- 近日,英德市环境监测站就“2024年英德市生态环境监测能力建设项目”发布公开招标公告,预算金额为170.3万元。
- 煤气化装置在线分析仪表中标结果公告 2024-03-13 10:23:05
- 项目名称:安庆碳一板块安全环保提升及节能优化改造-煤气化装置在线分析仪表17台,项目编号:0712-244022403001,招标范围:在线分析仪表17台,招标机构:中国石化国际事业有限公司,招标人:中国石化国际事业有限公司
版权与免责声明
- 凡本网注明“来源:化工仪器网”的所有作品,均为浙江兴旺宝明通网络有限公司-化工仪器网合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明“来源:化工仪器网”。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
- 本网转载并注明自其它来源(非化工仪器网)的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或和对其真实性负责,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品第一来源,并自负版权等法律责任。
- 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。