近日，中國科學院廣州地球化學研究所博士生陳蘭夏迪在導師唐明金研究員的指導下，聯合北京大學研究員吳志軍等人，研究揭示了非均相反應對礦質顆粒物冰核活性的影響。相關研究發表于Journal of Environmental Science。
冰核顆粒物是指在大氣中可以引起水蒸汽發生凝華或過冷液滴發生凍結而形成冰晶的氣溶膠顆粒物。通常情況下，純水通過均質核化過程形成冰晶只能在-38攝氏度以下發生，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、性質和壽命，繼而影響地球系統的輻射和能量平衡以及降水的形成。
礦質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，礦質顆粒物與二氧化氮的非均相反應在氮氧化物的去除、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對礦質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驗驗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對長石與亞利桑那沙塵冰核活性的影響。
該研究發現二氧化氮的非均相反應可顯著降低長石和亞利桑那沙塵的冰核活性。在反應0-6 h期間，長石顆粒物表面生成的硝酸鹽含量隨反應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，當反應時間進一步延長至24 h時，長石的硝酸鹽含量與冰核活性并沒有發生顯著改變。
此外，在反應0-24 h期間，亞利桑那沙塵的硝酸鹽含量隨反應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。該研究還發現二氧化氮的非均相反應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對礦質顆粒物冰核活性的影響，也將從基礎水平上揭示顆粒物冰核活性位點的性質。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jes.2022.04.034
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