氫氧自由基（OH）是大氣中一種重要的氧化劑，對流層大氣中幾乎所有的可被氧化的量氣體主要是通過與OH反應(yīng)而被轉(zhuǎn)化和去除。OH作為大氣中最重要的氧化劑，維持著對流層的氧化能力，對大氣自凈和氣態(tài)污染物向顆粒態(tài)污染物的轉(zhuǎn)化過程都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。近日，《科學(xué)進(jìn)展》發(fā)表了約克大學(xué)的一項新研究：科學(xué)家們對大氣的“自清潔”能力有了新的認(rèn)識。

長期以來，顆粒物硝酸鹽一直被認(rèn)為是氮氧化合物（一氧化氮和二氧化氮）的永久吸收槽，可去除對空氣質(zhì)量至關(guān)重要并影響全球大氣自清潔能力的氣態(tài)污染物。越來越多的證據(jù)表明，顆粒物硝酸鹽的光分解可以將一氧化二氮和氮氧化合物循環(huán)回氣相，這對對流層臭氧和氫氧自由基預(yù)算具有潛在的重要影響；然而，“再氧化”光解速率常數(shù)存在很大差異。在遙遠(yuǎn)的大西洋對流層使用飛機(jī)和地面一氧化二氮觀測，顯示了混合海洋氣溶膠發(fā)生再氧化的證據(jù)，其效率隨著相對濕度的增加而增加，并隨著顆粒物硝酸鹽的濃度而降低，從而在很大程度上調(diào)和了在多個實驗室和現(xiàn)場研究中發(fā)現(xiàn)的非常大的差異的再氧化光解速率常數(shù)。從氣溶膠中主動釋放一氧化二氮對污染和清潔環(huán)境中的大氣氧化劑如OH和臭氧具有重要意義。

這種自清潔過程對于去除氣態(tài)污染物和調(diào)節(jié)大氣中的甲烷等溫室氣體至關(guān)重要。研究人員已經(jīng)意識到大氣層具有這種“自我清潔”的能力，但在約克大學(xué)的一項新研究中，專家們展示了一種新的過程，可以提高海洋大氣的自我清潔能力。

利用飛機(jī)和地面觀測相結(jié)合的方法，科學(xué)家們能夠確認(rèn)在遙遠(yuǎn)的大西洋對流層中廣泛存在一氧化二氮，這是由所謂的“再氧化作用”形成的，由此硝酸鹽氣溶膠的光解將氮氧化物和一氧化二氮返回到海洋大氣中。歷史上，硝酸鹽氣溶膠被認(rèn)為是氮氧化物的永久沉淀。這一新的過程可以提高大氣在全球范圍內(nèi)自我凈化的能力。

科學(xué)家們表示，發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上的這一發(fā)現(xiàn)可能對大氣化學(xué)有重大意義，并在很大程度上調(diào)和了人們對再氧化作用重要性的普遍不確定性。在英國自然環(huán)境研究理事會的支持下，沃爾夫森大氣化學(xué)實驗室的科學(xué)家于2019年8月和2020年2月在佛得角及其周邊地區(qū)進(jìn)行了廣泛的飛機(jī)和地面觀測。

主要作者露西·卡彭特教授說：“重要的是，觀察結(jié)果表明，再氧化效率隨著相對濕度的增加而增加，并隨著硝酸鹽濃度的增加而降低。這一觀察結(jié)果調(diào)和了多個實驗室和實地研究中發(fā)現(xiàn)的再氧化率的巨大差異。這也與氣溶膠表面發(fā)生的再氧化反應(yīng)一致，而不是在氣溶膠內(nèi)部發(fā)生，這是一個令人興奮的新發(fā)現(xiàn)，對模型中如何控制和參數(shù)化這一基本過程具有影響。”

氮氧化物在硝酸鹽氣溶膠上的再循環(huán)可能對大氣氧化劑（例如對流層臭氧，一種重要的溫室氣體）的趨勢和分布具有重要的、不斷增加的和尚未探索的影響。