Page 15 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2020年第5期
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第 ３９ 卷 第 ５ 期                      华   中   农   业   大   学   学   报                     Vol．３９ No．５
               ２０２０ 年  ９ 月                   JournalofHuazhon gA g riculturalUniversit y        Se p ．２０２０ , ９~１６


               尚欢, 刘修凡, 陈娜, 等 ．SO ２ 在矿质颗粒物表面非均相反应研究进展[ J ] ． 华中农业大学学报, ２０２０ , ３９ ( ５ ): ９Ｇ１６．
               DOI : １０．１３３００ / j ．cnki．hnlkxb．２０２０．０５．００２

                            SO 2 在矿质颗粒物表面非均相反应研究进展


                                尚欢, 刘修凡, 陈娜, 李美琪, 陈子越, 艾智慧, 张礼知



                                 华中师范大学化学学院 / 农药与化学生物学教育部重点实验室, 武汉 ４３００７９

                       摘要   我国秋冬季雾霾频发, 对人类健康造成巨大威胁.大气中 SO ２ 经系列物理化学反应产生的硫酸盐
                   气溶胶是雾霾产生的元凶, 其中矿质颗粒物参与的 SO ２ 表面非均相反应尤为重要, 因此, 厘清矿质颗粒物表面
                   硫酸盐的形成机制是解析大气雾霾形成的关键科学问题.本文综述了 SO ２ 在不同类型氧化型矿质颗粒物表面
                   非均相反应的研究进展, 讨论了多污染物共存体系、 湿度和光照对 SO ２ 非均相反应的影响, 并对目前矿质颗粒
                   物表面非均相反应研究中存在的问题进行了评述, 旨在加深对矿质颗粒物促进硫酸盐形成机制的认识, 助力揭
                   示我国雾霾的成因, 进而为雾霾治理提供理论指导.
                       关键词  SO ２ ;矿质颗粒物;硫酸盐;非均相反应;光化学;雾霾
                       中图分类号  X５１   文献标识码  A   文章编号  １０００Ｇ２４２１ ( ２０２０ ) ０５Ｇ０００９Ｇ０８

                  近年来, 我国雾霾天气频发, 逐渐形成秋冬季常                      颗粒物表面硫酸盐形成机制, 为制定有效的雾霾控
               态化趋势     [ １ ] .雾霾天气不仅给人们出行带来诸多不                制策略提供理论依据.
               便, 还会增加患病( 如呼吸道疾病) 风险, 对人体健康                    1 大气中的矿质氧化物
               造成很大威胁       [ ２ ] .研究表明, 重污染期间二次无机
               气溶胶对雾霾的形成有重要贡献, 其中硫酸盐作为                              矿质颗粒物是大气气溶胶的重要组成部分, 它
               大气细颗粒物 PM ２．５ 的主要成分 ( １０％~２０％ ), 是              的活性表面参与了大气气相污染物 SO ２ 的迁移和
               二次气溶胶形成的主要驱动因素                [ ３Ｇ５ ] .因此, 厘清硫  转化, 对硫酸盐气溶胶的形成起到了关键作用.据
               酸盐形成机制是解析大气雾霾形成的科 学问题的                          估算, 全球每年约有 １０ 亿 ~３０ 亿 t的矿物颗粒随
                                                               强风进入大气中, 其化学组成与大陆地壳相似, 主要
               关键.
                   硫酸盐气溶胶的形成主要涉及大气矿质颗粒物                        是 Si 、 Al 、 Fe和 Ca 等元素的氧化物       [ １０ ] .矿质氧化
               表面的非均相反应, 该反应能够驱动大气中 SO ２ 在                     物的占比与其矿物尘埃的来源有关, 大陆地壳中主
               颗粒物表面发生吸附、 迁移和转化等物理化学反应, 要 氧 化 物 的 丰 度                              [ １１ ]  由 高 到 低 依 次 如 下:
               从而影响大气中硫元素的汇和源过程                   [ ６Ｇ７ ] .进入大 SiO ２ ６１．５％ )、 Al ２O ３ １５．１％ )、 Fe ２O ３ ６．２８％ )、
                                                                                   (
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               气中的矿质颗粒物随着来源不同, 各自具有特殊的                         CaO ( ５．５％ )、 M g O ( ３．７％ )、 Na ２O ( ３．２％ )、
               表面结构和独特的氧化还原性质, 为 SO ２ 的非均相                     K ２O ( ２．４％ )、 TiO ２  ( ０．６８％ )、 MnO ( ０．１％ )、
               反应提供了丰富的反应位点, 从而改变大气环境的 BaO ( ０．０５８４％ ).虽然 SiO ２ 占比很高, 但是其化学
               内 部 组 成 和 光 学 性 质, 造 成 雾 霾 天 气 的 频 繁 发          活性较低     [ １２ ] .此外, Al ２O ３ Fe ２O ３ CaO 、 M g O 依次
                                                                                              、
                                                                                       、
               生  [ ８Ｇ９ ] .因此, 研究颗粒物参与 的大气污染物 SO ２             占有重要比例.其中, 虽然 TiO ２ 作为原始矿质成
               表面非均相反应对厘清硫酸盐气溶胶形成机制具有                          分含量较低, 但是随着新型纳米材料在各领域的大
               重要的科学意义.                                        量使用, 作为典型代表的 TiO ２ 纳米半导体材料也
                   本文综述了大气 SO ２ 污染物在矿质颗粒物表                     大量进入大气环境, 继而形成了具有复杂组分的矿
               面非均相反应研究方面最新的进展, 旨在厘清矿质                         质颗粒气溶胶       [ １１ , １３ ] .这些进入大气的矿 质颗粒物


               收稿日期: ２０２０Ｇ０４Ｇ２９
               基金项目:国家重点研发计划( ２０１６YFA０２０３０００ )
               尚欢, 博士研究生 ． 研究方向: 纳米材料及环境催化 ．EＧmail : ５２５２８０５９０＠ qq ．com
               通信作者:艾智慧, 博士, 教授 ． 研究方向:纳米材料及环境催化 ．EＧmail : j ennifer．ai＠mail．ccnu．edu．cn
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