大氣活性溴是引發臭氧空洞和汞沉降的關鍵物種,亦對大氣氧化性有貢獻。傳統理論認為,海鹽氣溶膠中Br-的氧化需要強氧化劑的參與才能發生,但這些已知機制無法解釋日間觀測到的Br2濃度峰值。
近期,中國科學院生態環境研究中心賀泓院士團隊與北京理工大學張秀輝團隊、美國賓夕法尼亞大學Joseph S. Francisco團隊、西班牙布拉斯·卡布雷拉物理化學研究所Alfonso Saiz-Lopez團隊發現,H3O+可以促使O2和Br-在氣液界面上自發結合形成[Br--O2-H3O+]復合體,并通過質子電子轉移過程自發生成Br自由基和HO2自由基,進而生成分子溴(Br2)和OH自由基。研究顯示,光照和溶液酸度對產生Br2均有促進作用。該研究結合動力學測量結果,預估這一機制對熱帶海洋環境Br2的貢獻最大可達50%;同時,該過程產生的高活性氧化劑可將SO2氧化為硫酸鹽,而SO2氧化反應產生的H+又可以反過來促進Br-的活化,說明Br-離子活化和SO2氧化具有協同促進作用,且呈現正反饋效應。相關成果以Spontaneous molecular bromine production in sea salt aerosols為題,發表在《德國應用化學》上。
進一步,基于大氣霾化學的概念和理論框架,賀泓團隊總結了國內外大氣界面過程的最新成果并發表了展望論文。該文章提出需要剖析界面過程對霾化學污染中大氣氧化性的增強作用,才能夠準確刻畫大氣復合污染條件下二次污染形成過程,為PM2.5和O3的協同控制提供理論支撐。相關成果以Revealing the contribution of interfacial processes to atmospheric oxidizing capacity in haze chemistry為題,發表在《環境科學與技術》(Environmental Science & Technology)上。
研究工作得到國家自然科學基金和中國科學院青年創新促進會優秀會員項目的支持。