近日，福建省大气臭氧污染防控重点实验室研究团队在大气科学领域权威期刊《Atmospheric Chemistry and Physics》发表了题为“High contribution of N₂O₅ uptake to particulate nitrate formation in NO₂-limited urban areas”的研究成果。本研究于2022年冬季在中国东南沿海城市厦门进行，利用碘离子源的飞行时间化学电离质谱(I-TOF-CIMS)在线检测技术和其它检测仪器开展了五氧化二氮(N₂O₅)及相关参数的外场观测。基于观测数据，本研究通过模型模拟手段系统地评估冬季N₂O₅对颗粒物硝酸盐(NO_3-)生成的贡献、阐明影响该过程的主要因素并探索了硝酸盐调控的优化策略。

 

图1  耦合了非均相参数及非均相机制的多相化学盒子模型模拟的NO_3-主要途径的形成速率。(a)OH+NO₂和N₂O₅摄取反应速率的日变化特征，两反应途径反应速率在(b)夜间时段，(c)日间时段以及(d)全天时段的箱线图。

 

　　研究结果表明，N₂O₅和NO_3-浓度的日变化特征在夜间保持一致，均出现显著夜间升高现象。模型定量结果表明N₂O₅摄取过程贡献51.2%的NO_3-生成，与日间OH自由基和NO₂反应生成NO_3-的贡献相当。其中，N₂O₅摄取的主要驱动因素是夜间NO₃自由基的氧化能力(由前体物NO₂和O₃水平调控)，而非大气非均相反应条件。敏感性模拟进一步表明NO_3-形成主要受到NOx影响而非VOCs影响。在夜间，通过管控NOx能够有效地减少N₂O₅非均相摄取引起的NO_3-生成同时避免日间O₃增长。本研究阐明了NO₂水平较低的沿海城市地区NO_3-生成特点并为颗粒物和O₃的协同控制提供了一种可行方案。

 

图2  年际间NO_3-生成速率的变化特征。2019至2023年冬季(a)模拟的OH+NO₂途径和N₂O₅摄取途径反应速率的年际变化特征，(b)PM2.5中夜间NO_3-总和占全天NO_3-总和比值的年际变化特征，(c)N₂O₅摄取对前体物敏感区的年际变化特征，(d)观测期间实测的NO₂/O₃比值的概率分布。