光镊-受激拉曼光谱技术测量SO_(2)与悬浮NaCl单液滴的氧化反应动力学速率常数

摘要

硫酸盐是大气雾霾颗粒中一种重要的二次无机组分,但是有关大气硫酸盐生成机制的认识,目前还存在很多不足。同时,现有的空气质量模型也往往存在对硫酸盐生成量的低估问题,无法有效复现外场观测结果。因此,深入研究大气硫酸盐的生成机制,对理解雾霾成因、实现大气污染的精准防控具有重要意义。本研究利用光镊-受激拉曼光谱技术观测了SO_(2)与NaCl液滴的非催化氧化反应过程,液滴半径在反应过程中的纳米级变化可被精确测量,实现了反应过程的实时、原位观测。根据测定的反应速率,求算了SO_(2)氧化过程的拟一级反应速率常数k,同时研究了相对湿度、SO_(2)浓度对反应的影响。结果表明,相对湿度变化引起的液滴离子强度变化对k值具有显著影响,湿度由~60%增加至~90%时,k值下降约1个数量级。而SO_(2)浓度提升会使得液滴pH减小,导致k略微下降。对反应过程的机制讨论表明,SO_(2)在NaCl液滴中的非催化氧化过程体相反应、界面反应可能均有贡献。