NO2非均相反應對CaCO3吸濕性的影響獲揭示
作為沙塵氣溶膠的一種重要組分，CaCO3與NO2的非均相反應可能是大氣中HONO的重要來源之一，影響氮氧化物的轉化和去除以及臭氧的形成；同時，該反應也將生成硝酸鹽，從而顯著提高顆粒物的吸濕性。
圖1. 不同RH和反應時長下NO2平均反應攝取系數
中國科學院廣州地球化學研究所、深地科學卓越創新中心2017級碩博連讀生賈小紅同學（導師：唐明金研究員）研究了NO2與CaCO3在不同RH（0-80%）和不同反應時長（3-24 h）條件下的非均相反應，使用了離子色譜儀和蒸汽吸附分析儀測定了反應前后CaCO3顆粒物化學成分和吸濕性的變化。該研究發現，NO2與CaCO3的非均相反應中生成的硝酸鹽質量占比最高可達約6.5%，生成的硝酸鹽通過攝取水分使顆粒物表面形成液膜進而促進反應持續發生，NO2的平均攝取系數約為(1.21±0.45)×10-7（圖1）。此外，當非均相反應RH為20%-80%時，反應后的CaCO3在90% RH下吸附水與干燥狀態下未反應初始CaCO3的質量比（mw(90%)/m0）可達45%，這表明20%-80% RH下NO2與CaCO3非均相反應能夠顯著提高CaCO3的吸濕性（圖2）。
上述研究結果表明NO2的非均相反應能夠顯著改變CaCO3顆粒物的化學組分及吸濕特性，該結果將有助于我們認識非均相反應對礦質氣溶膠成分和物化性質的影響，進而更好地了解礦質氣溶膠在大氣傳輸過程中的演變過程及環境效應。
圖2. 與NO2非均相反應后CaCO3在90% RH下吸附水與干燥狀態下未反應初始CaCO3質量比（mw(90%)/m0）隨反應時間變化
該項研究得到國家自然科學基金和國家環境保護城市大氣復合污染成因與防治重點實驗室開放基金等項目的資助。相關研究成果近期在Journal of Geophysical Research: Atmosphere期刊上在線發表。該成果的主要合作者包括上海市環境科學研究院王紅麗高級工程師、中山大學王海潮副教授和中國科學院廣州地球化學研究所王新明研究員等人。
文章信息：Jia, X.H., Gu, W. J., Peng, C., Li, R., Chen, L. X. D., Wang, H. L., Wang, H. C., Wang, X. M., and Tang, M. J.: Heterogeneous reaction of CaCO3 with NO2 at different relative humidities: kinetics, mechanisms, and impacts on aerosol hygroscopicity, J. Geophys. Res.-Atmos, 2021, https://doi.org/10.1029/2021JD034826
論文鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021JD034826
