Mechanism of nitrate formation in atmospheric haze particlesre

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The paper considers data on winter monitoring of the ionic composition of aerosol particles and small gas components in the surface atmosphere of Antwerp and Beijing. According to the results of their comparison, it is shown that the rapid accumulation of NO3- over Beijing in haze particles is triggered by a liquid-phase catalytic reaction of sulfate formation involving Mn/Fe ions, which proceeds in a fast degenerate branched mode. The cycle of these transformations is accompanied by the associated production of nitrate radicals in the particles. Their release into the gas phase leads to an increase in the concentration of N2O5 molecules, and a rapid accumulation of nitrates. The coupling of the catalytic (petrochemical) conversion of sulfur dioxide into sulfates and the nitrate production process over Beijing thus plays a crucial role in the formation of the mineral composition of haze particles in the atmosphere.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

G. Pronchev

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: pronchev@rambler.ru
Ресей, Moscow

A. Yermakov

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics Russian Academy of Sciences

Email: pronchev@rambler.ru
Ресей, Moscow

Әдебиет тізімі

  1. M.O. Andreae, C.D. Jones, P.M. Cox, Nature. 435(7046), 1187 (2005). https://doi.org/10.1038/nature03671
  2. J.H. Seinfeld, S.N. Pandis, Atmospheric Chemistry and Physics, from Air Pollution to Climate Change (John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, USA, 2016).
  3. V.V. Zelenov, E.V. Aparina, Russ. J. Phys. Chem. B 16(6), 1182 (2022). https://doi.org/10.1134/S1990793122060239
  4. V.V. Zelenov, E.V. Aparina, Russ. J. Phys. Chem. B 17(1), 234 (2023). https://doi.org/10.1134/S1990793123010141
  5. A.A. Eganov, D.A. Kardonsky, I.V. Sulimenkov, et al., Russ. J. Phys. Chem. B 17(2), 503 (2023). https://doi.org/10.1134/S1990793123020240
  6. I.K. Larin, G.B. Pronchev, A.N. Yermakov, Russ. J. Phys. Chem. B 18(3), 675 (2024).
  7. C.M. Clark, D. Tilman, Nature. 451(7179), 712 (2008). https://doi.org/10.1038/nature06503
  8. Q. Zhang, X. Jiang, D. Tong, et al., Nature. 543(7647), 705 (2017). https://doi.org/10.1038/nature21712
  9. G. H. Wang, R. Y. Zhang, M. E. Gomes, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 113(48), 13630 (2016). https://doi.org/10.5194/acp-23-3015-2023
  10. P. Liu, C. Ye, Ch. Xue, et al., Atmos. Chem. Phys. 20(7), 4153 (2020). https://doi.org/10.5194/acp-20-4153-2020
  11. G. J. Zheng, F. K. Duan, H. Su, et al., Atmos. Chem. Phys. 15(6), 2969 (2015). https://doi.org/10.5194/acp-15-2969-2015
  12. Y. Pan, Y. Wang, J. Zhang, et al., Atmospheric Environment. 141, 197 (2016). https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2016.06.035
  13. M.-Y. Fan, Y.-L. Zhang, Y.-Ch. Lin, et al., Atmospheric Environment. 212, 96 (2019). https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2019.05.020
  14. H. Wang, K. Lu, X. Chen, et al., Environ. Sci. Technol. Lett. 4(10), 416(2017). https://doi.org/10.1021/acs.estlett.7b00341
  15. H. Wang, The chemistry of nitrate radical (NO3) and denitrogen pentoxide (N2O5) in Beijing. Springer Theses (Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2021).
  16. Y. Sun, Q. Jiang,Z. Wang, et al., J. Geophys. Res. 119(7), 4380 (2014). https://doi.org/10.1002/2014JD021641
  17. G.J. Zheng, F.K. Duan, H. Su, et al., Atmos. Chem. Phys. 15, 2969 (2015). https://doi.org/10.5194/acp-15-2969-2015
  18. S.P. Sander, R.R. Friedl, D.M. Golden, et al., Chemical Kinetics and Photochemical Data for Use in Atmospheric Studies. Evaluation Number 15. JPL Publication 06-2(Jet Propulsion Laboratory. Pasadena. CA, 2006).
  19. A.N. Yermakov, A.E. Aloyan, V.O. Arutyunyan, G. B. Pronchev,Atmos Ocean Opt. 37, (2024). (in press)
  20. A.N. Yermakov, Kinet. Catal. 64(1), 74 (2023). https://doi.org/10.1134/S0023158423010019
  21. R.V. Grieken,Optimization and environmental application of TW-EPMA for single particle analysis (Antwerpen University, Antwerpen, 2005).
  22. M. Liu, Y. Song, T. Zhou, et al., Geophys. Res. Lett. 44(10), 5213 (2017). https://doi.org/10.1002/2017GL073210
  23. S. E. Schwartz, Gas–aqueous reactions of sulfur and nitrogen oxides in liquid-water clouds // SO2, NO and NO2 Oxidation Mechanisms: Atmospheric Considerations.Ed. by J. G. Calvert (Butterworth, Boston, 1984). p. 173.
  24. M. Z. Jacobsen, A. Tabazadeh, R. P. Turco, J. Geophys. Res. Atm. 101(D4), 9079 (1996). https://doi.org/10.1029/96JD00348
  25. T. Liu, S. L. Clegg, J. P. D. Abbatt, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 117(3),1354 (2020). https://doi.org/10.1073/pnas.1916401117
  26. Y. Cheng, G. Zheng, C. Wei, et al., Sci. Adv. 2(12), e1601530 (2016). https://doi.org/10.1126/sciadv.1601530
  27. H. Herrmann, B. Ervens, H. - W. Jacobi, et al., J. Atmos. Chem. 36(3), 231 (2000). https://doi.org/10.1023/A:1006318622743
  28. M. D. Petters, S. M. Kreidenweis, Atmos. Chem. Phys. 7(8), 1961 (2007). https://doi.org/10.5194/acp-7-1961-2007
  29. C. Fountoukis, A. Nenes, Atmos. Chem. Phys. 7(17), 4639 (2007). https://doi.org/10.5194/acp-7-4639-2007

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Dependence of the ratio of mass concentrations (μmol m-3) of nitrates and sulfates in aerosol particles over Antwerp (gray circles) and in haze particles over Beijing (light circles) on the relative air humidity. The inset shows the change in the ratio of nitrates and nitric acid vapors over Antwerp depending on the moisture content of the particles.

Жүктеу (42KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Correspondence between calculated ([NO-3(aer)]calc) and measured ([NO-3(aer)]meas) nitrate concentrations (gray dots) in aerosol particles over Antwerp (19–21 December 2003) [21]. Light dots – [NO-3(aer)]meas calculations using the nitric acid vapour concentration averaged over all episodes. Solid line – data correspondence with a correlation coefficient equal to one.

Жүктеу (26KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Dependence of mass concentrations of nitrates (main field of the figure) and sulfates (inset) in haze particles over Beijing on their moisture content.

Жүктеу (51KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Effect of sulfate content on the volumetric moisture content of haze particles (Beijing, December 2016) – data from monitoring and thermodynamic calculations [22]. Black circles in open circles – sample of episodes with pH < 3.5, black triangles in open circles – sample with pH > 4.3 (see text).

Жүктеу (29KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».