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>>颗粒物是如何从污染气体中产生的:国际研究项目观察氨和硝酸中的超快颗粒生长

摘要:
当冬天烟雾接管亚洲特大城市,更多的颗粒物在街头测超过预期。一个国际研究小组,包括歌德大学的研究人员法兰克福,以及在维也纳和因斯布鲁克大学,现在已经发现,硝酸,特别是氨有助于更多的颗粒物的形成。硝酸和氨汽车尾气在城市中心出现主要。实验表明,在狭窄的和封闭的城市街道的蒸汽的高局部浓度加速小纳米粒子的生长成稳定的气溶胶颗粒(自然,DOI 10.1038 / s41586-020-2270-4)。

颗粒物是如何从污染气体中产生的:国际研究项目观察氨和硝酸中的超快颗粒生长

德国法兰克福|发表于2020年5月15日

在拥挤的城市中心,高浓度的颗粒物会对健康造成相当大的影响。尤其是在冬季,当烟雾显著降低能见度,呼吸变得困难时,许多亚洲特大城市的情况是戏剧性的。

微粒,其直径小于2.5微米的,主要是通过直接燃烧过程形成,例如在汽车或加热器。这些被称为初级微粒。微粒也形成在空气作为二次颗粒,当从有机物质,硫酸,对微小的纳米颗粒硝酸或氨水,冷凝气体。这些长成颗粒构成的颗粒物的一部分。

到目前为止,如何在大城市狭窄的街道上新形成二次颗粒物一直是个谜。根据计算,这些微小的纳米颗粒应该积聚在大量可用的大颗粒上,而不是形成新的颗粒。

在国际研究项目CLOUD科学家们现在已经重新在在日内瓦的粒子加速器CERN的气候室特大城市的街道可能的条件,并重建二次颗粒的形成:在一个城市的狭隘和封闭的街道发生污染物的局部增加。污染物的不规则分布的原因是部分由于在街道级高污染物的排放。此外,它与周围空气街道空气混合之前需要一段时间。这导致两种污染物氨和硝酸暂时集中在街道空气。由于云实验表明,这种高浓度创建其中的两种污染物可冷凝到纳米颗粒的条件:在缩合芯仅为几纳米的尺寸硝酸铵的形式,从而导致这些颗粒快速增长。

“我们已经观察到,这些纳米粒子短短几分钟之内快速增长。他们中有些人的速度比我们以前见过有其他污染物,如硫酸增长一百倍,”从歌德大学法兰克福解释了气候研究员教授约阿希姆库尔提乌斯。“在拥挤的城市中心,因此,我们观察到的过程使得在冬季烟雾形成的颗粒物的重要贡献 - 因为这个过程只发生在温度低于摄氏5度左右。”来自维也纳大学的物理学家气溶胶保罗温克勒补充说:“当条件是温暖的,颗粒太不稳定,以有助于经济增长。”

氨和硝酸气溶胶粒子的形成可能不仅发生在城市和拥挤的地方,但有时也更高海拔大气。氨,它主要由畜牧业等农业射出,到达从空气包裹从接近地面通过深对流上升对流层上部,及闪电出氮在空气中产生的硝酸。“在当时的低温下出现,新的硝酸铵颗粒形成了凝结种子云的形成起到一定的作用,”解释从因斯布鲁克大学物理学家离子阿明汉塞尔,指出气候研究结果的相关性。

实验CLOUD如何在大气中形成新的气溶胶粒子出前驱气体并不断成长为冷凝种子在欧洲核子研究中心的研究(Cosmics离开室外液滴)。CLOUD从而提供对云和颗粒物的形成基本认识。云是通过由21个机构组成的国际财团进行。云测量室与CERN的知识和实现了非常精确定义的测量条件下开发的。云实验使用各种不同的测量仪器来表征由颗粒和气体的大气的物理和化学条件。在云计算项目,团队从研究所的氛围和环境,在歌德大学法兰克福发展为首的约阿希姆库尔提乌斯和经营两个质谱仪检测痕量气体如氨气和硫酸即使在最小浓度作为项目的一部分由资助BMBF和欧盟。在物理在维也纳大学学院,由保罗·温克勒领导的团队正在开发一种新的粒子测量设备作为ERC项目的一部分。该装置将使气雾剂动力学的特别是在1至10纳米的相关尺寸范围定量研究。从研究所离子物理和应用物理,在因斯布鲁克大学阿明汉塞尔开发出一种新的测量方法(PTR3-TOF-MS),使云中的试验与他的研究团队微量气体更加敏感分析的一部分 FFG project.

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法兰克福歌德大学简介
歌德大学是位于欧洲金融中心法兰克福的一所研究型大学。大学成立于1914年,主要由犹太赞助者提供私人资助,此后在社会科学、社会学和经济学、医学、量子物理学、脑研究和劳动法等领域取得了开创性的成就。它在2008年1月1日恢复了独特的自治水平,回到了“基础大学”的历史渊源。如今,它是德国三大大学之一。它与达姆施塔特技术大学和美因茨大学一起,是莱茵河州立大学联盟的合作伙伴。

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联系方式:
约阿希姆·柯蒂斯

49-697-984-0258

Armin Hansel博士教授
研究所离子物理和应用物理
因斯布鲁克大学
电话:+43 512 507 52640
电子邮件:

博士,教授保罗·温克勒。
气溶胶的物理和物理环境
学院物理学
维也纳大学
电话:+43-1-4277-734 03


出版人:歌德大学校长编辑:马库斯·伯纳德博士,公共关系与传播系科学编辑,西奥多·W.-阿多诺·普拉茨1,60323法兰克福,电话:49(0)69 798-12498,传真:49(0)69 798-763 12531,

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相关链接

出版:王,M.,香港,W。等人。由硝酸和氨缩合新大气颗粒的快速增长。自然,DOI 10.1038 / s41586-020-2270-4:

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