科研方向
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发表时间:2012-08-30 阅读次数:3756次

    本实验室自成立以来直接承担多项国家大气污染问题的研究,由于首都北京、上海等特大城市地区的大气污染 问题严重,尤其是每年春天受沙尘暴的影响,颗粒物浓度大大高于空气质量标准。大气污染已经直接危害居民健康及地区经济的可持续发展。本实验室的研究领域直 接为地区的经济和社会发展服务,目前所承担的多个国家自然科学基金会和市科委基金会的重点课题,直接为政府决策提供第一手数据和强有力的理论依据。本实验 室关于气溶胶的研究已取得重大成果,论文多数发表于国际上一流又(SCI)及国内科学通报等一流杂志。研究成果对地区的可持续发展,保护居民的健康起到重 要作用。目前集中研究长江三角洲地区的大气污染状况及大气化学变化。

 

 

 

主要研究领域:大气环境化学,大气污染化学,大气物理化学,大气化学物理

 

主要研究方向:

● 我国气溶胶(包括沙尘暴)的理化特性及其长途传输对区域环境和以至全球环境变化的影响。

● 有机气溶胶研究,重点研究我国城市化和机动车化对区域环境生态(包括生物物种多样性),海洋生态(赤潮等)和海洋大气交换乃至全球环境变化的影响。

● 气溶胶表面结构表征及表面复相反应机制的研究。

● 大气中自由基反应及其在大气中瞬变物种和光化学烟雾形成中的重大作用

● 气溶胶对人体健康效应的影响研究,开创纳米颗粒对环境及人体健康的影响的研究。

● 结合气溶胶传输模式研究,揭示气溶胶的转化和传输机制。

● 卫星遥感研究气溶胶长途传输及其对我国陆地及海洋生态以至全球环境变化的影响

 

主要研究内容:

● 我国气溶胶(包括沙尘暴)的理化特性及其长途传输对区域环境和以至全球环境变化的影响。

● 上海市及长江三角洲气溶胶的理化特性及其长途传输对区域环境和以至全球环境变化的影响。

● 气溶胶表面结构表征及表面复相反应机制的研究。

● 污染物质交互作用及表界面的复杂多相反应。

● 含Br,含I重要物种的环境地球化学过程及环境效应。

● 城市光化学烟雾污染机制实验室模拟研究。

● 大气纳米粒子的理化特性。

● 气溶胶的健康效应。

● 设计模块化大气环境模式系统及各个插拔式模块及综合模式的验证。

● 大气环境模式系统预测及其应用研究

 

本实验室在以下三个领域处于气溶胶化学研究世界领先地位:

● 我们提出的全球生物地球化学循环中的可能存在的硫铁耦合氧化还原机理受到国际同行的广泛注意。此研究成果已发表在国际知名 杂志“Nature”(本人为第一作者)。

● 我们和Dr.Ken.Rahn合作在我们的研究项目中将采用我们最先提出的图象技术因子分析法来判断大气污染物的来源,这是当今国际 上  最新的研究成果。发表于“Atmopheric Environment”杂志上。

● 我们曾运用这方法判断过美国东北部酸雨的来源,判断北 极及北大西洋有关污染物的来源,并已获得相当成功。

● 我们与其它科学家在80年代末期提出的“某些海区大气中的铁是海洋中初级生产力的限制因素& rdquo;, 被称为“铁限制假说” 至今仍是全球海洋大气物质交换及能量交换研究领域中的热点。此成果十多年来仍旧处于领先地位。我们最近关于沙尘暴的研究已有重要成果,论文已在科学通报发 表,国内一流水平。近期在沙尘暴的来源、传输机制的研究上又取得重大成果。正把论文再度寄到世界最知名杂志Nature。

 

今后5年两个重大课题的研究目标:

一 、上海市及长江三角洲气溶胶的理化特性及其长途传输对区域环境和以至全球环境变化的影响

● 在上海市区、郊区以及杭州、宁波、南京、崇明等地设立八个长期监测点,采集TSP和PM10, PM2.5,用ICP, IC以及元素分析仪分别分析颗粒物中23个元素、15个阴阳离子和有机碳/元素碳以及有机酸,进行了SEM单颗粒物分析和 XPS表面结构分析;重点分离、检测气溶胶中的有机组分。利用扫描电镜分析气溶胶单颗粒物的形貌特征和颗粒物中各个元素的百分含量的关系。论证沙尘气溶胶 和城市污染物气溶胶相互混合以至相互作用的微观机制,重点论证我国城市化和机动车化对区域环境生态(包括生物物种多样性),海洋生态(赤潮等)和海洋大气 交换乃至全球环境变化的影响。

 

二、 大气中细颗粒物表面的多相复合化学反应机理研究

● 提供上海市及长江三角洲地区气溶胶细颗粒物中的元素分析及有机物污染物可靠数据,并提出各有关组分、尤其是有关污染物的来源和归宿的最新图象和理论根据。

● 进一步阐明痕量气体主要是二氧化硫形成硫酸盐及其在细颗粒物表面的氧化还原机理,重点论证过渡金属尤其是铁,即硫铁耦合的氧化还原机制。

● 论证有机污染物的形成机制及其在细颗粒物表面的氧化还原及光氧化还原机理。

● 定量地回答上海市及长江三角洲气溶胶及其与空气质量的关系。对空气污染物与燃煤,汽车尾气及风沙的关系提供定量而可信的分析结果,为决策部门提供可靠的理 论根据。

● 提供矿物气溶胶和污染物对居民有关疾病的发作及死亡率的影响的健康-效应型,预测未来污染气溶胶对人群可能发生的健康危险度,为我国制订室内空气质量标准 提供第一手的科研数据和理论依据。

 

今后5年两个重大课题的研究内容:

一、长江三角洲地区大气污染的成因及其环境效应和健康效应:

● 研究长江三角洲地区大气污染的成因、来源,发生的气象条件和大气边界结构特征,评估自然因素和人为因素在污染源区的形成发展过程中各起了什么作用?潜在的 污染源区分布在哪里?分析不同源区形分布对上海地区大气污染的贡献率。

● 根据气溶胶污染源区的环境条件和气象条件,建立气溶胶的传输模式,用计算机模拟追踪气溶胶的运移轨迹,并准备和有关单位的遥感监测技术相结合,从而进一步 阐明影响上海地区污染物的来源、传输途径和沉降地区。

● 阐明长江三角洲地区大气环境效应,测定判断气溶胶传输途径中各取样点所收集的气溶胶样品中各元素组分和有关有机污染物的浓度、时空分布。根据富集系数判定 法,多元因子统计分析法,以及我们新近提出的新的图象因子分析法判别沙尘暴中各组分尤其是沉降于上海地区的各种污染物的来源、迁移规律及其最后归宿。

● 测定气溶胶的粒径分布,运用最新的同步辐射技术测定沙尘暴气溶胶的表面结构,并进行痕量气体(SO2、NOx)、痕量元素、和痕量有机物与光氧化剂或一般 氧化剂在水相中的均相反应以及在气溶胶粒子表面的异相反应的动力学实验室模拟。着重研究细粒子表面的复合反应和多相反应,阐明有关污染物的转化机制。综合 研究推测含硫化合物以及其它污染物在其传输迁移过程以及从室外气溶胶变为室内气溶胶可能的转化机理。

● 研究气溶胶对上海地区室内外气溶胶及空气质量及对居民健康的影响,阐明上海地区气溶胶的健康效应,调查研究其与某些疾病发病率的相关性,并进一步研究其机 制。在沙尘暴期间,调查研究其与某些疾病发病率的相关性。根据室内外气溶胶二者数据的异同,探讨某一特定采样点所代表的地区的室内气溶胶与汽车尾气,燃煤 及与风沙等各种来源的关系。我们将与美国教授,研究室内气溶胶的专家高博士合作发展采用GC-MS直接分析方法,分析多达23种的MVOC。根据这些 MVOC的含量能可靠的表征室内环境因生物气溶胶而产生的空气污染状况。

 

二、大气中细颗粒物表面的多相复合化学反应机理研究:

● 阐明长江三角洲地区大气的环境效应。根据大气污染源区的环境条件和气象条件,建立气溶胶的传输模式,用计算机模拟追踪污染气溶胶的运移轨迹。测定气溶胶传 输途径中各取样点所收集的气溶胶尤其是细颗粒物中各元素组分和有关有机污染物的浓度、时空分布。并准备和有关单位的遥感监测技术相结合,判别气溶胶中各组 分尤其是沉降于上海地区的各种污染物的来源、迁移转化规律及其最后归宿。

● 进行痕量气体(SO2、NOx)、痕量元素、和痕量有机物与光氧化剂或一般氧化剂在气溶胶细颗粒物粒子表面的异相反应以及在水相中的均相反应的动力学实验 室模拟。着重研究细粒子表面的复合反应和多相反应,阐明有关污染物的转化机制。重点研究过渡金属在含硫化合物以及其它污染物传输迁移过程中的氧化还原转化 中的作用。以上海、北京两个地区为重点,监测不同价态含硫化合物在在沙尘暴、气溶胶,雨水和雾水中的浓度。根据现场监测数据和实验室模拟,分析判断含硫化 合物在目前大气污染条件下,尤其是在某些有机污染物存在条件下的转化机理,并探讨城市中烟雾的可能成因。

● 分离并测定沙尘暴及常日气溶胶尤其是细颗粒物中的各种有机物(有机酸、多环芳烃、脂肪烃等)在不同季节不同条件下的浓度。发展GC-MS方法,直接分析多 达23种微生物分解产生的挥发性有机物 (Microbial Volatile Organic Compounds, MVOC)。根据这些MVOC的含量可靠表征因生物气溶胶而产生的室内环境空气污染状况。根据现场监测数据,实验室模拟研究某些典型有机污染物在细颗粒物 表面的多相化学反应以及光化学反应机制。

● 研究气溶胶尤其是细颗粒物对上海地区室内外空气质量及对居民健康的影响,阐明上海地区气溶胶的健康效应,调查研究其与某些疾病发病率的相关性,并进一步研 究其机制。探讨某一特定采样点所代表的地区的室内气溶胶与汽车尾气,燃煤及与风沙等各种来源的关系。

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