论文题目: 含硫化合物与矿尘氧化物及大气颗粒物的复相反应研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 环境科学
作者: 吴洪波
导师: 陈建民
关键词: 大气颗粒物,大气含硫化合物,复相反应,矿尘气溶胶,光氧化反应
文献来源: 复旦大学
发表年度: 2005
论文摘要: 大气颗粒物或气溶胶对大气的辐射和化学组成有着重要影响,许多关键的大气化学过程如臭氧层损耗,酸沉降都与其密切相关。虽然大气颗粒物表面的复相和多相反应是大气反应性物种生成和消除的重要途径,但是由于大气中气体成分复杂而且不同气溶胶粒子的浓度,性质及反应活性具有较大差异,人们对大气中这些气溶胶粒子表面的化学反应过程的认识还十分有限。为了得到大气复相和多相化学反应的信息,对大气中的不同气体成分在不同化学组成的气溶胶粒子表面的化学反应分别进行研究是行之有效的方法。 含硫化合物是典型的大气污染物,而矿尘气溶胶粒子是大气中化学反应特性最活跃的气溶胶粒子之一。因此,研究含硫化合物与矿尘气溶胶粒子及其组成成分的复相化学及复相光化学反应过程具有一定的代表性,对认识大气中含硫化合物的转化过程,揭示大气硫物种转化中气溶胶粒子的贡献有重要的价值。 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。 论文首先研究了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。论文比较了SO2与不同氧化物反应活性的大小,测定了实际采集的大气颗粒物样品的表观反应速率常数为2.28×10-5S-1,并推断在该反应速率条件下SO2与大气颗粒物的复相反应可能对大气SO2的转化有着显著的贡献。 论文重点研究了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。一方面,论文发现了常温常压条件下,COS可以与Al2O3,Fe2O3等氧化物发生显著的作用,并在其表面生成SO42-。通过考察不同酸碱性Al2O3的反应,论文证明了氧化物表面的羟基是COS发生反应的决定性因素,因此提出了COS/O2反应体系中,羟基和表面活性氧共同作用形成SO42-和单质S
论文目录:
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英文摘要
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
1.2.2.1 矿尘气溶胶
1.2.2.2 海盐气溶胶
1.2.2.3 烟炱气溶胶
1.2.2.4 硫酸盐气溶胶
1.2.2.5 有机气溶胶
1.2.2.6 云层
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
2.1.2.1 氧化物制备
2.1.2.2 氧化物的物性表征
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
2.3.1 SO_2，COS与氧化物的复相反应
2.3.2 COS，DMS与氧化物的复相光化学反应
2.3.3 COS，SO_2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 SO_2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 SO_2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 SO_2与氧化物复相反应的原位漫反射红外光谱分析
3.2.6 SO_2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
4.2.2 COS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
5.2.3 COS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
5.2.5 COS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SO_2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 DMS光氧化反应机理探讨
6.2.8 小结
第七章 结论
参考文献
附录
致谢
论文独创性声明
发布时间: 2005-09-19
参考文献
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