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活跃的二次污染物——自由基

       什么是二次污染?二次污染是指某些一次污染物,在自然条件的作用下,改变了原有性质,而产生新的污染物的过程。
 
  大气污染已经够糟心了,竟然还有二次污染?资料显示,目前治理形势较严峻的臭氧污染、挥发性有机物等都是二次污染,除此之外,还有一个名字听起来就很活跃的二次污染物——自由基。
 
  资料显示,大气污染按照燃料性质和污染物的组成可以分为四种类型,其中自由基就属于石油型大气污染,主要来源于汽车尾气、石油冶炼及石油化工厂的废气排放。在大气污染防治中,自由基扮演着“阴阳师”的角色。
 
  一方面,自由基是大气有毒物质的“清道夫”,使有毒成分不能聚集;另一方面,自由基会与人为排放的挥发性有机物发生氧化,再与氮氧化物发生反应,生成臭氧和二次气溶胶,对臭氧污染和颗粒物污染产生较大的影响。
 
  以2019年3月份京津冀及周边地区北部经历了一次大气污染过程,国家大气污染防治攻关联合中心组织专家对本次污染进行分析发现,在非高湿条件下,北京及周边地区机动车和工业排放的NOx仍能够在OH自由基等氧化剂的作用下向硝酸盐有效转化,是本次过程中北京市PM2.5污染加重的主要原因。
 
  如此看来,大气污染治理过程中也不能忽略自由基这一二次污染物。随着全球气候变化、大气污染问题日益加剧,大气污染治理越来越细分,在类似大气组分探测、大气复合污染化学、等前沿领域也展开了研究,包括对大气自由基化学、新粒子和二次气溶胶生成的观测和机理研究,并取得重要突破。
 
  在高VOC地区OH自由基观测结果综合分析表明,OH自由基非传统再生机制在高VOC地区普遍存在并和NOx化学呈现竞争反应,有专家表示,对此开展进一步深入研究,将对区域二次污染控制策略的制订影响显著。
 
  另一方面,从大气自由基化学研究的角度出发,二次颗粒物污染和臭氧污染的问题是具有同源性的。在如今臭氧污染较突出的情况下,如果仅依靠一次颗粒物的控制是远远不够的,需要将重点转向对二次污染的控制。
 
  中国工程院院士、中国科学院安徽光学精密机械研究所首席科学家刘文清指出,虽然我国已初步形成了以国控点网络为骨干的环境地面监测网络体系,以及科研型立体化监测网络,但目前还不能满足臭氧等二次污染业务化监测需求。
 
  这就意味着,准确监测自由基是基于当前大气污染格局的变化趋势。自由基能轻松监测到吗?跟常规的气态污染物相比,自由基的浓度低、反应活性高、涉及的反应成千上万,其测量和模拟比较困难。
 
  但也并不是不能实现的,根据资料可知,目前HOx自由基的探测技术主要包括差分吸收光谱技术、基体分离和电子自旋共振技术、化学离子化质谱法和气体扩张激光诱导荧光技术等。除此之外,在自由基的检测上还出现了一些创新方法,比如“大气自由基及活性前体物在线测量技术”项目李歆团队采用国际上已经成熟的技术路线——激光诱导荧光的方法,通过监测荧光信号的强弱来判断OH自由基的浓度。
 
  接下来,我国大气污染治理需要基于前体物减排与PM2.5/O3的非线性响应机制,构建大气PM2.5/O3协同优化控制新技术。为了达到这一目的,构建大气污染超级观测站/观测平台和光化学污染观测网,将自由基作为监测大气污染变化的一个重要指标,通过捕捉大气二次污染隐形“杀手”,推动拓展我国大气污染治理的深度和广度。

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