美國化學(xué)學(xué)會《化學(xué)與工程新聞》2月8日熱點文章報道，一種新型近零勢壘反應(yīng)機理的發(fā)現(xiàn)表明，氨氣可以直接參與并加速大氣中銨鹽的形成，從而對大氣中霧霾顆粒的形成也起到至關(guān)重要的作用。

　　目前，在PM2.5的形成中，大家關(guān)注較多的是一次顆粒物、二氧化硫、氮氧化物以及揮發(fā)性有機物等，但是有關(guān)專家指出，氨氣在PM2.5的形成中占有重要地位。多年從事PM2.5源解析研究的中科院大氣物理所研究員王躍思稱：從全國平均水平來看，在輕污染天氣中，硫酸銨、硝酸銨的質(zhì)量濃度總和大約占PM2.5的20%以下，但在重污染天里，則劇升至40%以上。北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授宋宇認為在平日的輕污染天氣中，硫酸銨、硝酸銨在PM2.5中的質(zhì)量濃度占比為30%左右，部分重污染天會超過60%。宋宇多年致力于大氣擴散的數(shù)值模擬、大氣污染源解析等方面的研究。北京環(huán)科院大氣所所長彭應(yīng)登的研究數(shù)據(jù)顯示，兩者平時約占30%多，但重度霧霾時能突破50%，“像北京，今年最嚴重時，占到50%多?！敝袊r(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院教授劉學(xué)軍的研究數(shù)據(jù)也認為，平時占比15%—30%，嚴重時高于50%。

　　基于氨氣在PM2.5形成機理的研究不斷披露，未來，在霧霾治理過程中，開展大規(guī)模的氨氣檢測以控制氨氣排放的措施可能會受到越來越多的重視。如2014年9月，環(huán)保部曾發(fā)布《大氣氨源排放清單編制技術(shù)指南(試行)》。據(jù)初步了解，目前氨氣分析儀采用的主要原理有化學(xué)發(fā)光法、TDLAS、電化學(xué)法、紅外法等，涉及的相關(guān)儀器或許有更多的需求。

　　氨氣檢測相關(guān)現(xiàn)行標準和方案可參考。

新聞事件：中國科大等發(fā)現(xiàn)大氣水團簇中硫酸銨形成機理及與PM2.5顆粒成核生長的潛在關(guān)聯(lián)

　　近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)“千人計劃”教授曾曉成和美國化學(xué)學(xué)會前主席Joseph Francisco研究組合作，通過第一性原理分子動力學(xué)模擬研究發(fā)現(xiàn)了硫酸氫銨在大氣中一種全新的形成機制。研究成果作為通訊文章發(fā)表在《美國化學(xué)會志》上，并被美國化學(xué)學(xué)會《化學(xué)與工程新聞》2月8日選為熱點文章報道。

　　銨鹽是PM2.5霧霾顆粒的重要組成成分，研究銨鹽形成的微觀機理對理解大氣中霧霾顆粒的形成機理進而為減輕嚴重霧霾天氣提供科學(xué)指導(dǎo)有著非常現(xiàn)實而緊迫的意義。

　　對于銨的硫酸鹽在大氣中的形成，傳統(tǒng)研究觀點認為，三氧化硫(SO3)先與水反應(yīng)形成硫酸，再進一步與氨氣(NH3)反應(yīng)產(chǎn)生銨的硫酸鹽。然而在最新研究中，曾曉成和Francisco小組利用第一性原理分子動力學(xué)模擬研究首次發(fā)現(xiàn)，氨氣可直接參與到三氧化硫與水的反應(yīng)中。他們在模擬中直接觀測到氨氣分子和三氧化硫分子在水團簇中自發(fā)反應(yīng)形成硫酸氫銨(NH4HSO4)的過程。在反應(yīng)過程中，氨氣和三氧化硫與水團簇形成一種特殊的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。該環(huán)狀結(jié)構(gòu)的形成極大地促進了水分子中氫原子向氨氣分子的轉(zhuǎn)移，從而形成銨根離子。而同時氫氧根則很快與三氧化硫分子結(jié)合形成硫酸氫根。通過進一步反應(yīng)過渡態(tài)搜索，確認了反應(yīng)路徑，他們發(fā)現(xiàn)三分子水團簇中第三個水分子的存在有助于環(huán)狀結(jié)構(gòu)的形成，而該環(huán)狀結(jié)構(gòu)能將反應(yīng)能壘降至幾近為零，從而大大增加了硫酸氫銨在大氣水團簇中的形成速度。研究人員在納米水滴表面也觀測到了同樣的反應(yīng)機理。

　　這種新型近零勢壘反應(yīng)機理的發(fā)現(xiàn)表明，氨氣可以直接參與并加速大氣中銨鹽的形成，從而對大氣中霧霾顆粒的形成也起到至關(guān)重要的作用。該理論研究提出的新型環(huán)狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的氫原子轉(zhuǎn)移機制，有望為研究大氣云層中的化學(xué)反應(yīng)和霧霾顆粒的成核機理提供理論模型和指導(dǎo)。

　　上述研究得到中組部千人計劃、中國科大能源材料協(xié)同中心以及安徽省等項目的資助。