大氣活性氯來源研究取得進展

大氣氯化學對空氣質量與全球氣候具有重要影響。活性氯物種既可以在平流層與極地邊界層內通過催化循環消耗臭氧（O₃），也能夠促進對流層近地面O₃以及二次有機氣溶膠的生成；同時還會調控甲烷（CH₄）等溫室氣體的大氣壽命。但已知的生成途徑仍難以完全解釋外場觀測到的Cl₂濃度，預示大氣中仍存在未被認知的Cl₂生成路徑。

近日，中國科學院生態環境研究中心等在大氣活性氯生成機制方面取得進展。團隊結合實驗室研究、分子動力學模擬與外場觀測研究，揭示了酸性液滴氣—液界面上O₂直接氧化氯離子（Cl^?）自發生成Cl₂的全新機制。

研究表明，在酸性溶液的氣—液界面上，H⁺一方面使Cl^-向氣—液界面富集，提升Cl^-與O₂的碰撞反應概率；另一方面可降低Cl^-與O₂之間電子轉移的反應能壘，進而推動大氣環境條件下氣—液界面上Cl^-的氧化過程。太陽光照作用可將Cl₂生成速率進一步提升1-2個數量級。

該機制區別于傳統認知中O₃、OH等氣態強氧化劑氧化Cl^-產生Cl₂的反應路徑，證實了在H⁺的促進作用下，氣—液界面的Cl^-可直接活化O₂，同步生成氣態Cl₂與體相OH自由基。結果表明，現有大氣模式顯著低估了活性氯化學對大氣氧化性的貢獻，凸顯了氣溶膠氣—液界面化學在增強大氣氧化能力方面的關鍵作用。

相關研究成果發表在《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃等的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.6c10175

大氣Cl₂自發生成機制及其環境影響