NO2非均相反应对CaCO3吸湿性影响获揭示

中国科学院广州地球化学研究所博士生贾小红在导师唐明金研究员的指导下，与上海市环境科学研究院高级工程师王红丽、中山大学副教授王海潮和中国科学院广州地球化学研究所研究员王新明等人合作，通过研究NO₂与CaCO₃在不同RH（0%~80%）和不同反应时长（3~24h）条件下的非均相反应，揭示了NO₂非均相反应对CaCO₃吸湿性的影响。相关研究5月24日发表于《地球物理学研究杂志：大气》。

作为沙尘气溶胶的一种重要组分，CaCO₃与NO₂的非均相反应可能是大气中HONO的重要来源之一，影响氮氧化物的转化和去除以及臭氧的形成；同时，该反应也将生成硝酸盐，从而显著提高颗粒物的吸湿性。

研究人员开展了NO₂与CaCO₃在不同RH（0%~80%）和不同反应时长（3~24 h）条件下的非均相反应，使用离子色谱仪和蒸汽吸附分析仪测定了反应前后CaCO₃颗粒物化学成分和吸湿性的变化。研究发现，NO₂与CaCO₃的非均相反应中生成的硝酸盐质量占比最高可达约6.5%，生成的硝酸盐通过摄取水分使颗粒物表面形成液膜进而促进反应持续发生，NO₂的平均摄取系数约为(1.21±0.45)×10^-7。

此外，当非均相反应RH为20%~80%时，反应后的CaCO₃在90% RH下吸附水与干燥状态下未反应初始CaCO₃的质量比（mw(90%)/m0）可达45%，这表明20%~80% RH下NO₂与CaCO₃非均相反应能够显著提高CaCO^₃的吸湿性。

该研究表明，NO₂的非均相反应能够显著改变CaCO₃颗粒物的化学组分及吸湿特性，该结果将有助于我们认识非均相反应对矿质气溶胶成分和物化性质的影响，进而更好地了解矿质气溶胶在大气传输过程中的演变过程及环境效应。

相关论文信息：https://doi.org/10.1029/2021JD034826