多环芳烃在沙尘暴颗粒表面的非均相反应研究
作为典型的持久性有机污染物,多环芳烃(PAHs)具有致癌和致突变的性质。美国EPA将其中16种多环芳烃定为优先控制的污染物。多环芳烃主要来源于化石燃料的不完全燃烧和生物质的燃烧。全球大气多环芳烃年排放量大约为0.001-0.02TgC,其中90％是人为源。因此,多环芳烃在大气中的迁移转化和寿命倍受关注。沙尘暴是大气中矿质气溶胶的主要来源之一,其在传输过程中可吸附较高浓度的多环芳烃。例如,2006年4月16日北京发生的严重沙尘暴天气,沙尘暴样品中16种多环芳烃的浓度高达0.18到3.52μgg-1。因此,研究多环芳烃在沙尘暴颗粒表面的非均相反应,对于认识多环芳烃的迁移转化和沙尘暴本身的大气环境影响具有重要意义。 前期工作中,我们研究了多环芳烃在模型矿质氧化物表面与臭氧的非均相反应。 本文进一步研究了多环芳烃在沙尘暴样品(北京,2006.4.16)表面与臭氧的非均相反应。 由于采集的沙尘暴颗粒含有多种有机物,为排除有机物对反应的影响,我们首先利用1:1二氯甲烷/正己烷混合溶剂对沙尘暴颗粒进行了3次超声提取纯化。利用GCMS研究了负载葸的沙尘暴颗粒与臭氧的反应动力学。用准一级反应动力学方程对沙尘暴颗粒表面蒽与臭氧的反应拟合获得了准一级反应动力学常数(K1,obs)。蒽与臭氧在沙尘暴表面的反应同样遵循Langmuir-Hinshelwood机理(图1)。拟合的动力学常数和计算的葸的寿命见表1.对比发现,低O3浓度条件下(清洁大气条件)葸在沙尘暴表面的寿命与模型氧化物表面接近;而高O3浓度条件下,沙尘暴表面的准一级反应速率常数比模型氧化物表面低两个数量级,这可能是由于真实颗粒物表面具有较少的活性位造成的。动力学研究结果表明,沙尘暴期间,与臭氧的非均相反应对多环芳烃的转化具有重要贡献。
多环芳烃 沙尘暴 臭氧 非均相反应
马金珠 刘永春 马庆鑫 刘畅 贺泓
中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室 北京 100085
国内会议
第十七届中国大气环境科学与技术大会暨中国环境科学学会大气环境分会2010年学术年会
上海
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2010-10-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）