大氣中有機(jī)酸強(qiáng)化均相核化機(jī)制的理論研究.pdf

1、大氣中新粒子生成機(jī)制和增長特性的研究對于理解區(qū)域空氣污染和全球氣候變化具有十分重要的意義，但到目前為止，沒有一種完善的核化理論能夠完美解釋大氣新粒子生成機(jī)制。盡管大氣氣溶膠中己被證明含有有機(jī)成分，但有機(jī)酸參與成核的化學(xué)本質(zhì)和物理化學(xué)過程仍不清楚。本論文對常見有機(jī)酸成核效率進(jìn)行對比確認(rèn)了催化成核能力強(qiáng)的物種，并研究了其在大氣中強(qiáng)化均相核化的機(jī)制，為加深對有機(jī)物參與成核機(jī)制的理解提供參考。本論文采用量子化學(xué)密度泛函理論，在PW91P W91

2、/6-311++G(3 df,3pd)水平上計算，得到以下有意義的研究結(jié)果:
　　(1)對甲酸、乙酸等大氣中14種常見的有機(jī)酸參與成核的效率進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)這14種有機(jī)酸與硫酸形成二聚體的穩(wěn)定性大多接近或超過了硫酸-硫酸二聚體，其中丁二酸、苯甲酸、苯乙酸、乙酸與硫酸形成的二聚體最穩(wěn)定。甲酸等14種有機(jī)酸與氨氣、有機(jī)胺形成的二聚體不如硫酸-氨氣/有機(jī)胺穩(wěn)定，但有機(jī)酸、有機(jī)胺等在大氣中濃度較高，能形成穩(wěn)定分子團(tuán)簇并參與較大的復(fù)雜多組分

3、分子團(tuán)簇形成。通過對甲酸等十四種常見的有機(jī)酸、硫酸與氨氣/甲胺/二甲胺形成穩(wěn)定分子團(tuán)簇的效率進(jìn)行比較，確定了丙二酸、丁二酸和富馬酸是對這些有機(jī)酸-硫酸-氨氣/有機(jī)胺分子團(tuán)簇穩(wěn)定效果最明顯的有機(jī)酸。
　　(2)丙二酸、富馬酸與有機(jī)胺成核效率低于硫酸，有機(jī)胺。水化作用會降低丙二酸、富馬酸對有機(jī)胺反應(yīng)活性，但能提高有機(jī)胺對這兩種有機(jī)酸的反應(yīng)活性。丙二酸-二甲胺成核效率高于丙二酸-甲胺成核效率。丙二酸和富馬酸對二甲胺的穩(wěn)定效果相近，丙二酸