近日，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所博士生陳蘭夏迪在導(dǎo)師唐明金研究員的指導(dǎo)下，聯(lián)合北京大學(xué)研究員吳志軍等人，研究揭示了非均相反應(yīng)對礦質(zhì)顆粒物冰核活性的影響。相關(guān)研究發(fā)表于Journal of Environmental Science。

　　冰核顆粒物是指在大氣中可以引起水蒸汽發(fā)生凝華或過冷液滴發(fā)生凍結(jié)而形成冰晶的氣溶膠顆粒物。通常情況下，純水通過均質(zhì)核化過程形成冰晶只能在-38攝氏度以下發(fā)生，而冰核顆粒物的存在可以使冰晶在相對更高的溫度下形成。因此，冰核顆粒物將影響云的形成、性質(zhì)和壽命，繼而影響地球系統(tǒng)的輻射和能量平衡以及降水的形成。

　　礦質(zhì)顆粒物是對流層中最重要的冰核顆粒物之一。已有研究表明，礦質(zhì)顆粒物與二氧化氮的非均相反應(yīng)在氮氧化物的去除、臭氧和硝酸鹽的形成中起著重要作用。然而，二氧化氮的非均相反應(yīng)對礦質(zhì)顆粒物冰核活性的影響仍有待闡明。

　　在本項研究工作中，研究人員自主開發(fā)了一種測定大氣顆粒物冰核活性的方法（Guangzhou Institute of Geochemistry Ice Nucleation Apparatus，GIGINA），并通過一系列表征實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性。基于該方法，研究了相對濕度為40%時二氧化氮的非均相反應(yīng)對長石與亞利桑那沙塵冰核活性的影響。

　　該研究發(fā)現(xiàn)二氧化氮的非均相反應(yīng)可顯著降低長石和亞利桑那沙塵的冰核活性。在反應(yīng)0-6 h期間，長石顆粒物表面生成的硝酸鹽含量隨反應(yīng)時間的增加而逐漸升高；同時，長石的冰核活性逐漸降低。然而，當(dāng)反應(yīng)時間進(jìn)一步延長至24 h時，長石的硝酸鹽含量與冰核活性并沒有發(fā)生顯著改變。

　　此外，在反應(yīng)0-24 h期間，亞利桑那沙塵的硝酸鹽含量隨反應(yīng)時間的增加而逐漸升高；同時，亞利桑那沙塵的冰核活性逐漸降低。該研究還發(fā)現(xiàn)二氧化氮的非均相反應(yīng)對長石和亞利桑那沙塵的影響存在顯著差異。

　　該研究有助于我們更好地了解二氧化氮的非均相反應(yīng)對礦質(zhì)顆粒物冰核活性的影響，也將從基礎(chǔ)水平上揭示顆粒物冰核活性位點(diǎn)的性質(zhì)。

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jes.2022.04.034