葡萄糖对酒石酸钠/硫酸铵混合气溶胶组分变化的研究

【作者】 王玮； 杨辉； 庞树峰； 张韫宏；

【机构】 北京理工大学化学物理研究所；

【摘要】 大气气溶胶对全球气候、空气质量和人类健康方面具有重要影响。在颗粒物液滴中,各种化合物之间可以发生不同的相互作用,导致颗粒物的成分发生改变、进一步吸湿性以及光学性质等随之发生变化。研究发现,当海盐气溶胶（比如NaCl,NaNO₃）和有机酸混合在一起的时候,可以发生由于反应导致HCl或者HNO₃形成并挥发导致颗粒物中Cl或者NO₃减少的现象^[1]。我们课题组最新的研究表明,当有丙酮酸钠与硫酸铵混合形成气溶胶颗粒的时候,由于NH₃的生成及挥发会导致颗粒物中N含量减少^[2]。但是详细的研究机理仍然有待于进一步详细研究。葡萄糖是一种容易形成玻璃态的大气中常见的物质,常常会阻碍颗粒物内物质的传输。本实验在酒石酸钠和硫酸铵的混合液滴中加入葡萄糖,采用FTIR-ATR技术研究恒定湿度（RH）下,研究由于物质传质受阻时,酒石酸钠和硫酸铵之间的相互作用。图1（a）和图1（b）分别为酒石酸钠:硫酸铵:葡萄糖=1:1:0和酒石酸钠:硫酸铵:葡萄糖=1:1:4混合气溶胶恒定在70%RH条件下的红外光谱图。从图1（a）中可以看出,随着反应的进行,位于1394 cm^-1和1439 cm^-1处的酒石酸钠和硫酸铵的特征吸收峰逐渐减弱,并且在1715 cm^-1处出现一个新峰（n-COOH）,这表明酒石酸钠与硫酸铵发生了反应,部分酒石酸钠被质子化形成酒石酸,铵根离子去掉质子生成氨气挥发。从图1（b）可以看出,加入葡萄糖后,酒石酸钠,硫酸铵以及酒石酸的特征吸收峰变化减小。图1（c）定量地描述了70%RH下,不同摩尔比的酒石酸钠/硫酸铵/葡萄糖混合气溶胶中铵根离子含量的变化,我们发现随着加入的葡萄糖比例的增加,铵根离子的含量变化的斜率逐渐减小,说明丙酮酸钠与硫酸铵的反应速率下降。这是由于玻璃态的葡萄糖使得铵根离子的传输变慢所致。更多还原