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大气环境科学
发表时间:2012-01-05 阅读次数:7315次

        本方向主要研究大气微量气体、气溶胶的组成、浓度、时空分布、多相反应等,其研究成果为认识自然循环过程以及人类活动引起的区域或全球气候变化、酸雨形成过程、臭氧层破坏、生态及海洋环境的变化等具有重要学术价值。从20世纪80年代开始就特别注重该研究方向的发展积累,逐渐形成了一支较为完整的大气化学研究团队,目前已拥有雄厚的人才和设备实力,形成了特色的研究方向。

1、大气气溶胶多相反应在全球环境变化中的重大作用。大气气溶胶是当前国际大气化学最活跃的分支学科之一和前沿研究领域。该方向在多相反应动力学、反应机制、颗粒物表面物种变化等方面有较丰富的经验。陈建民等利用DRIFTS与FTIR-长程怀特池(white cell)相结合,成功获得了上海和北京收集的大气颗粒物、典型氧化物(SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3等)与CS2、COS、DMS、SO2多相反应动力学速率以及吸附常数的大量信息,发现CS2与大气颗粒物的复相反应是基于颗粒物表面吸附氧的催化氧化反应(Environ. Sci. Technol., 2001),得出多相反应可能是全球COS来源之一的重要结论(高校学报,2002;科学通报,2004;中国科学B,2004),引起国内外同行的注意。

2、大气痕量气体的观测方法、技术及对大气环境影响。对大气中超痕量CFCs、O3浓度时空变化研究、大气中破坏臭氧层的超痕量气体(南极)动态变化的研究取得突出成果(Environ. Anal. Chem,2002;Environ. Sci. Technol., 2001),针对CFCs含量很低,提出了提高ECD灵敏度的新技术及其机理研究;与瑞典Gothenburg /Chalmers大学、德国Heidelberg 大学的国际合作,开展“新型微分光学大气分析仪”研制,使用该类设备首次观测到上海CS2物种(JGR,2004)。

3、大气污染物的自由基化学和光化学。深入研究了臭氧耗损物质的光化学和等离子体化学行为、含硫化合物COS的源和汇、新温室气体SF5CF3的源和汇等全球性环境问题(Atm. Environ., 2005)以及上海市光化学烟雾的生成机理和防治对策等地区性环境问题。纳秒级激光瞬态光谱技术使得瞬态物种得以表征,进而使这类研究的水平得到大幅度提升。借助该技术,目前正在开展大气液相以及冰晶内部或表面有机污染物的转化反应等研究。

4、中国气溶胶对区域环境和全球生物地球化学循环的影响。对国内多个观测点连续6年系统监测,获得了上万个样品,研究了中国沙尘暴的来源、分布、转化及其理化特性,对2000年沙尘暴中各主要组分的来源分析,得出了沙尘暴中所增加的污染物主要来自于沙尘暴所经过地区的二次扬尘、多相反应形成二次硫酸盐和有机物气溶胶的结论;还发现了沙尘暴气溶胶在其长距离传输过程中, 既输送比日常气溶胶高达数十倍的痕量污染元素,同时又输送比日常气溶胶高得多的Fe(II)以及高出数十倍的尚未被还原的Fe(III),S和Fe在颗粒物表面都相对富集,SO42-和Fe(II)的浓度正相关,进一步证明气溶胶长距离传输中铁-硫耦合机制。发展了一种新的单颗粒物图像分析技术(包括X-Y图 和三元图),此图像分析法生动地展示了沙尘暴气溶胶单颗粒物中矿物气溶胶和污染气溶胶的内混合(物质内渗入)或外混合(物质间混合),以及长距离传输过程中矿物气溶胶组分间的逐步替代。

         该方向研究先后获得9项国家自然科学基金、2项国家自然科学基金重大项目子项目、2项教育部博士点基金、上海市“曙光计划”项目、日本万国博览会纪念基金项目等资助,在国际知名杂志Environ. Sci. Technol.、Atm. Environ、JGR、和《科学通报》、《中国科学》等发表了70余篇SCI论文,总共发表140余篇论文。研究成果将对大气污染的控制与防治,城市的发展规划与管理,人类如何应对全球变化影响,环境外交,甚至国家未来发展战略的制定等具有重要意义。

 

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