Эпизоды густого, туманного тумана, характеризующиеся относительно высокой влажностью, плохой видимостью и чрезвычайно высоким уровнем PM2,5, стали головной болью для многих мегаполисов, в том числе в материковом Китае. Среди загрязняющих веществ диаметром менее 2,5 микрон (PM2,5) переносимые по воздуху сульфаты являются одним из наиболее распространенных компонентов дымчатого загрязнения воздуха, образующегося в атмосфере в результате окисления диоксида серы (SO2).
В то время как связь между реагентом и продуктом между диоксидом серы и образованием сульфата в воздухе общеизвестна, сложные окислители и механизмы, обеспечивающие это преобразование, неизвестны. В частности, неясна роль оксидов азота в сульфатообразовании. Борьба с сульфатным загрязнением преследует как исследователей, так и правительства, поскольку оно не производится непосредственно из источников загрязнения, в отличие от оксидов азота, которые явно выделяются из выхлопных газов автомобилей и сжигания ископаемого топлива, такого как уголь, дизельное топливо и природный газ. Это первое исследование, систематически изучающее многочисленные роли оксидов азота в воздействии на окислители, которые обеспечивают этот набор химических реакций.
В сотрудничестве с Калифорнийским технологическим институтом исследовательская группа под руководством профессора Ю. Ю. Цзяньчжэня, профессора кафедры химии и отдела окружающей среды и устойчивого развития HKUST, определила три режима механизма образования, соответствующие трем различным ролям, которые оксиды азота играют роль в производстве сульфатов в зависимости от химического окружения. В условиях низкого содержания NOx NOx катализирует циклирование гидроксильных радикалов, являясь эффективным окислителем SO2, и таким образом способствовать образованию сульфата. При экстремально высоких концентрациях NOx, характерных для дымки и тумана, NOx действуют как доминирующие окислители SO2 и таким образом также способствуют образованию сульфата. Но в среде со средне-высоким уровнем NOx диоксид азота (член семейства NOx) фактически будет служить стоком для гидроксила. радикалы, которые подавляют окисление диоксида серы и, таким образом, препятствуют образованию сульфатов.
Эти результаты показывают, что для снижения уровня сульфатов в сильно загрязненных условиях дымки и тумана необходимо совместно контролировать SO2 и NOxвыбросы необходимы. Однако, поскольку NOx ингибирует образование сульфатов, когда его выбросы умеренно высоки, подавление NOx в такой среде, таким образом, приведет к повышению уровня сульфатов в воздухе.
Поскольку сульфат образуется в атмосфере и не может контролироваться напрямую, мы должны ориентироваться на его компоненты-предшественники (такие как диоксид серы и оксиды азота). Эффективное снижение содержания сульфатов в воздухе зависит от знания количественной связи их с прекурсорами. Эта работа закладывает концептуальную основу для определения взаимосвязи между сульфатом и одним набором его контролируемых предшественников, оксидов азота (NOx) - низкой и чрезвычайно высокой концентрации NOx. может стимулировать производство сульфата. Политики должны обратить внимание на то, когда они пытаются контролировать выброс NOx», - пояснил проф. Ю.
Поскольку сульфат является одним из основных компонентов, вызывающих дымку и кислотные дожди, это исследование заложило основу для разработки более эффективных мер борьбы с этим основным загрязнителем, причастным к вышеупомянутым событиям, которые не только блокируют взгляды или сделать водную среду более кислой, но и поставить под угрозу здоровье человека. При большем понимании и лучшем контроле это приведет к улучшению качества воздуха и лучшей защите здоровья населения и экологических систем в целом.
Выводы группы были недавно опубликованы в научном журнале Nature Geoscience.