揭示硫酸鹽形成新機制 助更準確預測霧霾

蔡惠華

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Professor Chan (right) and Zhang Ruifeng proposed a new pathway for atmospheric particulate sulfate formation using Raman microscopy for SO2 oxidation studies.
陳教授(右)與張瑞鳳利用拉曼光譜學研究二氧化硫氧化反應,發現大氣中形成硫酸鹽懸浮粒子的新途徑。

 

香港城市大學(城大)的環境科學家揭示硫酸鹽形成的新途徑,有助提升霧霾預測的準確度,以助解決空氣污染問題。

硫酸鹽(Sulfate)是內地霧霾天氣常見懸浮粒子的主要成分,主要源自燃燒煤和石油等燃料時產生的二氧化硫(SO2),但其確切形成機制至今未明,導致現有的空氣質量預測模型經常低估硫酸鹽的含量。

城大能源及環境學院院長兼大氣環境學講座教授陳澤強教授、博士後研究員玄大雄博士(現為日本金澤大學助理教授)以及博士生張瑞鳳揭示了硝酸鹽光解反應是形成硫酸鹽的新途徑。有關研究結果已於知名學術期刊《環境科學與技術通訊》上發表,並獲選為該刊2019年五篇最佳論文之一,亦是大氣污染研究領域的唯一得獎論文。

硝酸鹽(Nitrate)主要由汽車和工廠排放的氮氧化物(NOX)產生,是造成空氣污染的另一主要污染物。硝酸鹽受光輻射後會有光解反應,產生二氧化氮(NO2)和羥基(OH)氧化劑。這些氧化劑會將大氣中的二氧化硫轉化為硫酸鹽。 

研究團隊在與大氣相近情況下,比較了多種途徑的硫酸鹽產生速率,包括團隊提出的硝酸鹽光解反應途徑,以及傳統途徑如過渡金屬離子、臭氧及過氧化氫。他們發現於內地霧霾期間及典型懸浮粒子酸度條件下,在產生硫酸鹽的多種途徑中,硝酸鹽光解反應機制會產生大量的硫酸鹽,這表示該機制與其他傳統途徑一樣重要甚至更為重要。

這個新機制或可用以解釋為何當內地霧霾天氣出現時,硫酸鹽含量的實際觀測值與模型的預測值常有差異。

陳教授指出這項研究揭示了硝酸鹽光解反應是產生硫酸鹽的一個機制,也可能是形成大氣中其他二次懸浮粒子污染物如二次有機氣溶膠的途徑。

陳教授說:「要解決空氣污染問題,我們不應只專注於發電廠、不同工業、汽車及由煮食直接排放的一次污染物,也應注意通過一系列大氣化學過程形成的二次污染物,例如硫酸鹽。我們的研究為二次污染物的形成新途徑提供了科學基礎,可協助政策制訂者訂立更有效的政策,以減少大氣污染物的含量,藉以改善空氣質素。」

論文其他共同作者包括上海環境科學研究院的黃丹丹博士及澳門大學的黎永杰博士

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