环境科学与工程学院张远航教授研究团队在大气氧化性研究方面取得重大进展

北京大学环境科学与工程学院张远航教授领导的研究团队与德国于利希研究中心(Forschungszentrum Juelich)Andreas Wahner教授领导的研究团队于2009年6月4日在Science杂志上合作发表了研究论文:“Amplified trace gas removal in the troposphere”,报道了在大气氧化性这一基本科学问题上取得的重要发现。

由于该研究结果对已知的大气光化学反应机制提出了极大挑战,将在全球气候变化的预测和区域污染的控制方面产生重要影响,因此Science杂志将其作为重要文章通过Science Express栏目予以重点报道,并邀请研究团队向公众介绍PRIDE-PRD研究项目的由来、现状和展望。

大气化学研究中的一个核心问题是:人类所赖以生存的大气圈如何去除人类活动以及自然所排放的大气污染物。这不仅是大气化学领域的一个关键科学问题,也是大气污染控制科学决策所亟需认识的重要问题。已有的研究发现,一次排放的大气污染物主要是通过化学氧化过程而去除。而大气中的光化学氧化过程非常复杂,通常主要由包含OH、HO2和RO2自由基的链反应完成。其中,OH自由基是最主要的大气氧化剂。

北京大学自2000年起针对珠江三角洲大气复合污染问题开展了系统的研究工作,设立了珠江三角洲区域空气质量综合实验计划(PRIDE-PRD),采用大规模外场综合观测实验和多模型集成数据分析的技术路线,以揭示珠江三角洲大气复合污染状况与特征、形成机制、污染来源和控制策略。

2006年7月,北京大学与德国于利希研究中心等单位合作在珠三角地区开展了为期一个月的大型国际综合观测实验(PRIDE-PRD2006)。观测期间,在广州市西北部约60公里的郊区设置了一个超级观测站,按照闭合实验的要求对OH和HO2自由基及各种大气痕量气体、气溶胶和太阳光化通量等进行了综合测量。基于PRIDE-PRD2006实验的系统数据资料,研究人员采用数值模拟闭合实验等创新的研究手段,经过两年多的综合分析,发现在高挥发性有机物(VOCs)和低氮氧化物(NOx)浓度的条件下,已知的大气光化学机制缺少了一个主要的反应过程,从而严重低估了大气中OH的浓度水平,即低估了大气的氧化能力。由于森林地区的典型光化学条件即为高VOCs和低NOx浓度,所以此研究成果将具有全球意义。此外,这种缺失的机制还具有一个极为重要的光化学属性,即它能在维持大气氧化性的同时显著降低大气臭氧的产生,这对将来进行区域光化学污染的控制具有重要意义。

 

编辑:李娜

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