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氮氧化物再循环或是城市空气污染的重要因素
发布时间:2015-08-19 14:27:56 作者:

[导读] 目前,在对城市空气污染的认识中,并未将氮氧化物的再循环,以及来自建筑表面潜在的其他化合物包括在内,但根据在现实环境中的研究,我们发现这可能是一个相当重要但一直未被注意的、对城市空气造成污染的重要因素。


寻找被忽视的污染因子

——氮氧化物再循环或是城市空气污染的重要因素

本报记者 华 凌




图为研究人员把城市空气中的污垢收集到含有玻璃珠的装置

“目前,在对城市空气污染的认识中,并未将氮氧化物的再循环,以及来自建筑表面潜在的其他化合物包括在内,但根据在现实环境中的研究,我们发现这可能是一个相当重要但一直未被注意的、对城市空气造成污染的重要因素。它是一直存在的,虽然我们还不知道已发展到了什么程度。”在美国化学协会(ACS)第250届全国会议暨博览会上,一国际联合研究团队带头人詹姆森·唐纳森博士在提交研究报告时这样指出。

被忽视的污染因子

在正常的大气组成中,氮约占大气总量的79%。氮作为单个游离原子具有很高的反应活性。在大气中大量存在的是化学性质稳定的氮分子,而对人体健康有危害的则主要是指氮和氧相结合的各种形式的化合物。在大气中,氮氧化物与空气中的水结合,最终会转化成硝酸和硝酸盐,而硝酸是酸雨的成因之一;氮氧化物与其他污染物在一定条件下还能够产生光化学烟雾污染。

这项研究是基于在德国莱比锡、加拿大多伦多等大城市实地研究的最新结果,首次确定大自然中的阳光会触发来自城市建筑物外层、雕塑和其他户外表面的尘垢,释放出氮氧化合物烟雾。

这个发现证实了以前在实验室使用模拟阳光的研究,颠覆了长期持有的观念,即城市尘垢是“锁定”环境污染物硝酸盐的地方。

阳光也是一种催化剂

新研究发现,城市中的尘垢是由汽车、工厂和其他各种排放源排放到空气中的数千种化合物的混合,其中也包括氮氧化物。在空气中,这些化合物可以与其他空气污染物——挥发性有机物相结合,产生污雾的主要成分臭氧。科学家以往认为,当氮氧化物在尘垢表面上停留时,它们会变得不活跃。然而,唐纳森和他的同事在多伦多大学收集到的数据与这一理论不符。

在以往的研究中,人们发现,尘垢里的硝酸根离子在空气中消失的速度比因降雨冲洗而消失的速度要快。而随后的比较实验表明,将尘垢曝露于人工日光下,硝酸盐消失的速度比其在水溶液中快1万倍。在另一项研究中,研究人员把尘垢曝露于人造阳光中和置于黑暗中这两种境况进行对比,结果发现,曝露在“太阳模拟器”下的尘垢所析出的硝酸盐要远比黑暗环境中尘垢析出的硝酸盐要多,这表明阳光能够在化学上转换含氮化合物,使其再循环回到空气中的活跃形式。

双城测试验证结果

据物理学家组织网8月17日报道,出于好奇,唐纳森开始在现实中对上述现象进行测试。他与德国的同事一起在莱比锡设立了一个历时6周的实地考察,并在多伦多做了类似的为期一年的研究工作。研究人员把城市空气中的污垢收集到含有玻璃珠的装置中。相比于更平坦的表面如窗户,这些珠子可为污垢创造更多的聚集表面积。

研究人员将一些收集装置放在太阳下,另一些则放在有足够空气流动的阴凉处。在莱比锡,研究人员发现在庇荫区的污垢中含有的硝酸盐要比曝露在阳光照射下的污垢多10%,这与他们在实验室的研究结果一致。而在多伦多的研究目前仍在进行,数据正在分析之中。

唐纳森说:“如果我们的猜测是正确的话,意味着我们目前对城市空气污染的认识缺失了很大一部分信息。研究发现,阳光照射会将尘垢中的氮氧化物再循环到大气中,可能会引起更多的臭氧生成。”

唐纳森指出,目前为止在这两所城市收集站聚集的大气污染物的数量表明,莱比锡的空气中的尘垢要比多伦多的多,这种差异可能会对城市的空气质量产生重大影响。唐纳森说:“事实上,莱比锡的尘垢比多伦多要多20倍,表明其将氮氧化物再循环到当地大气中的潜力也要高出20倍。”

研究人员希望下一步能在“非常脏”和“特别干净”的地方进行实验,以验证他们的想法。他们还计划测量湿度、尘垢水平和不同光照对硝酸盐再循环到大气层中的影响。










作者: 来源:中国科技网-科技日报
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