Udredning af forbindelser mellem nitrogenoxider og luftbårne sulfater hjælper med at tackle diset luftforurening

Tæt, diset tåge episoder karakteriseret ved relativt høj luftfugtighed, lav sigtbarhed og ekstrem høj PM2.5 har været en hovedpine for mange megabyer, inklusive dem på det kinesiske fastland. Blandt forurenende stoffer, der er mindre end 2,5 mikrometer i diameter (PM2,5), luftbåren sulfat er en af ​​de mest almindelige komponenter i diset luftforurening dannet atmosfærisk via oxidation af svovldioxid (SO ₂ ).

Mens reaktant-produktforbindelsen mellem svovldioxid og luftbåren sulfatdannelse er almindelig kendt, de komplekse oxidanter og mekanismer, der muliggør denne transformation, er det ikke. I særdeleshed, nitrogenoxidernes rolle i sulfatproduktionen er uklar. Håndtering af sulfatforurening har forfulgt forskere og regeringer, Det er ikke produceret direkte fra forureningskilder, i modsætning til nitrogenoxider, som tydeligt udsendes fra køretøjers udstødning og forbrænding af fossile brændstoffer, herunder kul, diesel og naturgas. Dette er den første undersøgelse, der systematisk undersøger nitrogenoxidernes mange roller i at påvirke oxidanter, der muliggør dette sæt af kemiske reaktioner.

I samarbejde med California Institute of Technology, et forskerhold ledet af prof. YU Jianzhen, Professor ved HKUSTs Institut for Kemi og Afdeling for Miljø og Bæredygtighed, identificeret tre dannelsesmekanismer svarende til de tre forskellige roller, som nitrogenoxider spiller i sulfatproduktion afhængigt af de kemiske omgivelser. Under lavt NEJ _x betingelser, INGEN _x katalyserer kredsløbet af hydroxylradikaler, en effektiv oxidant af SO ₂ , og dermed fremmer dannelsen af ​​sulfat. Under ekstremt højt NEJ _x niveauer, der er almindelige under dis-tågeforhold, INGEN _x typer fungerer som dominerende oxidanter af SO ₂ og dermed også fremme dannelsen af ​​sulfat. Men i et miljø med et mellemhøjt niveau af NO _x , nitrogendioxid (et medlem af NO _x familie) ville faktisk tjene som et dræn for hydroxylradikaler, som undertrykker oxidationen af ​​svovldioxid og dermed hæmmer sulfatdannelsen.

Disse resultater indikerer, at for at reducere sulfatniveauerne i stærkt forurenede dis-tågeforhold, medkontrol af SO ₂ og nej _x emissioner er nødvendige. Imidlertid, siden NEJ _x ville hæmme sulfatdannelsen, når dets emissioner er middelhøje, undertrykker NEJ _x i et sådant miljø ville det således bringe sulfatniveauerne i luften op.

"Da sulfat dannes atmosfærisk og ikke kan kontrolleres direkte, vi skal målrette dets forløberkomponenter (såsom svovldioxid og nitrogenoxider). Effektiv reduktion af sulfatindholdet i luften er afhængig af viden om det kvantitative forhold, det har med dets prækursorer. Dette arbejde lægger den konceptuelle ramme for at afgrænse forholdet mellem sulfat og et sæt af dets kontrollerbare prækursorer, nitrogenoxider (NO _x )—den lave og ekstremt høje koncentration af NO _x kunne både sætte gang i produktionen af ​​sulfat. Politikerne bør være opmærksomme på, når de forsøger at kontrollere udledningen af ​​NO _x , " forklarede prof. Yu.

Da sulfat er en af ​​hovedkomponenterne, der fører til disdannelse og sur regn, denne undersøgelse lagde grundlaget for at formulere mere effektive foranstaltninger til at målrette mod dette store forurenende stof, der er involveret i sådanne begivenheder - som ikke blot blokerer for udsigten eller gør vandmiljøet mere surt, men også kompromittere menneskers sundhed. Med større forståelse og bedre kontrol, dette vil føre til forbedret luftkvalitet og bedre beskyttelse af folkesundheden og økologiske systemer som helhed.

Holdets resultater blev for nylig offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Natur Geovidenskab .