含鐵大氣氣溶膠催化氧化SO-,2-的反應機理研究.pdf

1、大氣顆粒物或氣溶膠對全球氣候、人類健康和地球環(huán)境影響巨大。S02是大氣中最主要的人類污染物，也是形成酸雨和硫酸鹽氣溶膠的前體之一，影響生態(tài)環(huán)境和人類健康。其在大氣中可以通過云層和液滴氧化轉化成硫酸和硫酸鹽粒子，也可以與氣溶膠粒子發(fā)生復相反應形成含硫酸根的二次氣溶膠，而后者的轉化機理和轉化能力尚未被完全認識。氣溶膠中的鐵是許多大洋海區(qū)中海洋表層水中的浮游生物所必需的微量營養(yǎng)物的主要來源，在很多海區(qū)，尤其在某些高氮低鐵海區(qū)，礦物氣溶膠中的鐵

2、是這些地區(qū)海洋生產力的限制因素。基于以上原因，人們對S02與氣溶膠，尤其是含鐵氣溶膠的復相反應及可溶性鐵的來源非常關注。 本論文通過實驗室模擬S02與Fe203及Fe203和NaCI混合顆粒物的復相反應來探討氣溶膠中的鐵在S02復相反應中的作用及反應機理，分為三個主要部分： 第一部分選擇和優(yōu)化了反應產物Fe(II)的測定方法。在綜述Fe(II)測定方法的基礎上，確定用反相高效液相色譜法測定復相反應產物，對測定條件進行優(yōu)化

3、。得出最佳實驗條件并使用pH5．6琥珀酸．硼砂緩沖溶液直接提取復相反應產物中Fe(II)，六次測定RSD為3．48％，回收率為90-102％，精密度及準確度均較好，此法用于復相反應產物Fe(II)的測定。 第二部分重點研究了S02與Fe203復相反應機理。利用DRIFT、XPS、HPLC、IC和pH計對反應產物進行了定性和定量分析，結果表明：S02與Fe203的復相反應可以產生Fe(II)(aq)和S042'，表面吸附水有利于F

4、e(II)(aq)和S042-的生成。S02濃度增加，F(xiàn)e203表面酸度增加，可溶性Fe(III)(aq)、Fe(II)(aq)及S042-含量隨之增加。室溫下(T=291K，RH=68％)，每毫克Fe203在30min內可消耗53．6μgS02，生成12．6ngFe(II)(aq)和56．2μgS042-。反應產物S042-的濃度比三價鐵被還原的產物Fe(II)(aq)的濃度高出3個數(shù)量級，根據(jù)以上結果，提出Fe(II)(aq)和硫酸

5、鹽的生成機理。同時表明Fe(II)(aq)除了作為S02氧化的催化劑外，也是復相反應的產物之一。S02與Fe203的復相反應實驗室模擬結果為大氣海洋體系中，尤其是氣溶膠在長距離傳輸中可能存在的鐵硫耦合反饋機制提供了重要的實驗依據(jù)。 第三部分初步探討了S02與Fe203和NaCl混合顆粒物復相反應機理。利用HPLC、IC和pH計對復相反應產物進行了定性和定量分析。結果表明：相對濕度大有利于Fe(II)(aq)的生成；NaCl的加入