含硫化合物与矿尘氧化物及大气颗粒物的复相反应研究

摘要

本文建立了以长光程傅立叶红外光谱为测定基础的原位观测反应体系，并结合X射线光电子光谱(XPS)、漫反射红外光谱(DRIFTS)等分析手段，对大气中主要的含硫化合物二氧化硫(SO2)，羰基硫(COS)以及二甲基硫(DMS)与矿尘气溶胶典型氧化物组分及大气颗粒物样品的复相(光)化学反应的动力学过程和反应机理进行了研究。　　本文研究了SO2与矿尘气溶胶典型氧化物组分及大气颗粒物的复相反应过程，实验证实了SO2首先在固体表面化学吸附生成SO32-或HSO32-，进而在氧化物表面化学吸附的活性氧和羟基的作用下氧化形成SO42-的反应机理。　　本文研究了COS与矿尘气溶胶典型氧化物组分及大气颗粒物的复相反应和光氧化反应过程。论文据此推断，在大气高层(如对流顶层)，大气气溶胶粒子对均相COS光化学转化过程可能有着重要的影响。　　本文研究了DMS/O2在矿尘气溶胶粒子及氧化物上的光氧化反应过程，发现DMS光氧化产物HCOOH和SO2在生成的同时，迅即被矿尘颗粒物和氧化物吸收和反应，在氧化物表面形成SO32-或SO42-。论文因此认为，矿尘气溶胶经过长程传输进入海洋边界层，可能对边界层中DMS的光化学转化过程以及矿尘气溶胶粒子表面硫酸根的形成过程有不可忽视的作用。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1大气气溶胶粒子的基本特性

1.2大气复相和多相化学

1.2.1平流层复相和多相化学

1.2.2对流层复相和多相化学

1.3大气硫化学转化过程

1.4本论文研究的动机和目标

第二章试验部分

2.1氧化物选择及其物理特性

2.1.1氧化物的选择

2.1.2氧化物制备及其物理特性表征

2.2颗粒物样品采集及其分析

2.2.1颗粒物样品采集

2.2.2颗粒物样品表征

2.3静态反应原位透射红外分析

2.3.1SO2，COS与氧化物的复相反应

2.3.2COS，DMS与氧化物的复相光化学反应

2.3.3COS，SO2和DMS红外标准吸收工作曲线

2.4动态反应原位漫反射红外分析

2.5气态反应产物的质谱分析

2.6固态反应产物的X光电子能谱分析

第三章二氧化硫与氧化物及大气颗粒物的复相反应

3.1引言

3.2结果与讨论

3.2.1 SO2与氧化物复相反应历程的原位红外监测

3.2.2不同氧化物和颗粒物的复相反应性能比较

3.2.3 SO2与氧化物和颗粒物复相反应的表面产物分析

3.2.4复相反应动力学常数测定

3.2.5 SO2与氧化物复相反应的原位漫反射红外光谱分析

3.2.6SO2复相反应机理探讨

3.2.7小结

第四章羰基硫与氧化物及大气颗粒物的复相反应

4.1引言

4.2结果与讨论

4.2.1 COS复相反应历程及气态产物分析

4.2.2COS复相反应的固态产物分析

4.2.3不同氧化物的复相反应性能比较

4.2.4复相反应动力学常数测定

4.2.5氧化物表面羟基对COS复相反应的影响

4.2.6复相反应机理探讨

4.2.7小结

第五章紫外光与氧化物对羰基硫的氧化反应性能

5.1引言

5.2结果与讨论

5.2.1 COS紫外光氧化反应的原位红外监测

5.2.2气相产物的质谱分析

5.2.3COS光氧化反应的固相产物分析

5.2.4不同氧化物对COS光氧化反应速率的影响

5.2.5COS光氧化反应机理探讨

5.2.6小结

第六章二甲基硫在氧化物及大气颗粒物上的光氧化反应

6.1引言

6.2结果与讨论

6.2.1 DMS紫外光氧化反应的气态产物分析

6.2.2 DMS在氧化物及颗粒物上光氧化反应的原位红外监测

6.2.3氧化物及颗粒物表面的固相产物分析

6.2.4氧化物对DMS光氧化反应速率的影响

6.2.5氧化物和颗粒物对产物SO2的吸收与反应

6.2.6氧化物和颗粒物对产物HCOOH的吸收

6.2.7反应机理探讨

6.2.8小结

第七章结论

参考文献

附录 博士期间论文发表情况

致谢

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