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OALib Journal期刊
ISSN: 2333-9721
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化学进展  2015 

对流层大气NO3与N2O5的实地测量

DOI: 10.7536/PC141230, PP. 963-976

Keywords: 大气硝基自由基,五氧化二氮,实地测量,测量技术,化学机理

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Abstract:

大气硝基(NO3)自由基和五氧化二氮(N2O5)是对流层大气化学反应的核心物种,对于理解大气氧化性、二次有机气溶胶生成、活性卤素化学和全球硫素循环等对流层大气化学研究的关键问题具有重要意义。大气NO3自由基和N2O反应活性高、大气寿命短、浓度低,其定量分析非常具有挑战性。本文总结了大气NO3自由基与N2O5的实地测量方法,并对差分光学吸收光谱(DOAS)、腔衰荡光谱(CRDS)、腔增强光谱(CEAS)、激光诱导荧光光谱(LIF)、电子顺磁共振谱(MIESR)和化学离子化质谱(CIMS)等六类技术方法的准确度、精确度、时间分辨率、测量干扰、标定方法和系统稳定性等方面进行了系统比较。综合分析认为吸收光谱法是对流层NO3自由基与N2O5测量技术的发展方向,其中近期发展起来的腔技术(CRDS和CEAS)显示出较好的应用潜力。但是我国实际大气环境中普遍存在高浓度的颗粒物污染,如何在高颗粒物条件下实现NO3自由基与N2O5的精密准确测量具有挑战性。本文进一步归纳了NO3自由基与N2O5在城市、森林、自由大气和海洋海岸等典型大气环境条件下的浓度水平和主要科学发现,探讨了一些亟待解决的问题和可能的重点研究方向。

References

[1]  Levy H. Science, 1971, 173: 141.
[2]  Ehhalt D H. Phys. Chem. Chem. Phys., 1999, 1: 5401.
[3]  Finlayson-Pitts B J, James N. Chemistry of the Upper and Lower Atmosphere: Theory, Experiments and Applications. Calif: Academic Press, 2000.
[4]  Heard D E, Pilling M J. Chem. Rev., 2003, 103: 5163.
[5]  陆克定(Lu K D), 张远航(Zhang Y H). 化学进展(Progress in Chemistry), 2010, 22(2/3): 500.
[6]  李晓倩(Li X Q), 陆克定(Lu K D), 魏永杰(Wei Y J), 唐孝炎(Tang X Y). 化学进展(Progress in Chemistry), 2014, 26(4): 682.
[7]  Wayne R P, Barnes I, Biggs P, Burrows J P, Canosamas C E, Hjorth J, Lebras G, Moortgat G K, Perner D, Poulet G, Restelli G, Sidebottom H. Atmos. Environ. A-Gen., 1991, 25: 1.
[8]  Platt U, Alicke B, Dubois R, Geyer A, Hofzumahaus A, Holland F, Martinez M, Mihelcic D, Klupfel T, Lohrmann B, Patz W, Perner D, Rohrer F, Schafer J, Stutz J. J. Atmos. Chem., 2002, 42: 359.
[9]  Brown S S. Chem. Rev., 2003, 103: 5219.
[10]  Fuchs H, Simpson W R, Apodaca R L, Brauers T, Cohen R C, Crowley J N, Dorn H P, Dube W P, Fry J L, Haseler R, Kajii Y, Kiendler-Scharr A, Labazan I, Matsumoto J, Mentel T F, Nakashima Y, Rohrer F, Rollins A W, Schuster G, Tillmann R, Wahner A, Wooldridge P J, Brown S S. Atmos. Meas. Tech., 2012, 5: 2763.
[11]  Fuchs H, Dube W P, Cicioira S J, Brown S S. Anal. Chem., 2008, 80: 6010.
[12]  Venables D S, Gherman T, Orphal J, Wenger J C, Ruth A A. Environ. Sci. Technol., 2006, 40: 6758.
[13]  Chen J, Venables D S. Atmos. Meas. Tech., 2011, 4: 425.
[14]  Varma R M, Venables D S, Ruth A A, Heitmann U, Schlosser E, Dixneuf S. Appl. Optics, 2009, 48: B159.
[15]  Kennedy O J, Ouyang B, Langridge J M, Daniels M J S, Bauguitte S, Freshwater R, McLeod M W, Ironmonger C, Sendall J, Norris O, Nightingale R, Ball S M, Jones R L. Atmos. Meas. Tech., 2011, 4: 1759.
[16]  Brown S S, Stark H, Ciciora S J, Ravishankara A R. Geophys. Res. Lett., 2001, 28: 3227.
[17]  Dube W P, Brown S S, Osthoff H D, Nunley M R, Ciciora S J, Paris M W, McLaughlin R J, Ravishankara A R. Rev. Sci. Instrum., 2006, 77: 034101.
[18]  Wagner N L, Dube W P, Washenfelder R A, Young C J, Pollack I B, Ryerson T B, Brown S S. Atmos. Meas. Tech., 2011, 4: 1227.
[19]  Ball S M, Langridge J M, Jones R L. Chem. Phys. Lett., 2004, 398: 68.
[20]  Langridge J M, Laurila T, Watt R S, Jones R L, Kaminski C F, Hult J. Opt. Express, 2008, 16: 10178.
[21]  Wood E C, Wooldridge P J, Freese J H, Albrecht T, Cohen R C. Environ. Sci. Technol., 2003, 37: 5732.
[22]  Stutz J, Wong K W, Lawrence L, Ziemba L, Flynn J H, Rappengluck B, Lefer B. Atmos. Environ., 2010, 44: 4099.
[23]  Geyer A, Alicke B, Mihelcic D, Stutz J, Platt U. J. Geophys. Res-Atmos., 1999, 104: 26097.
[24]  Dorn H P, Apodaca R L, Ball S M, Brauers T, Brown S S, Crowley J N, Dube W P, Fuchs H, Haseler R, Heitmann U, Jones R L, Kiendler-Scharr A, Labazan I, Langridge J M, Meinen J, Mentel T F, Platt U, Pohler D, Rohrer F, Ruth A A, Schlosser E, Schuster G, Shillings A J L, Simpson W R, Thieser J, Tillmann R, Varma R, Venables D S, Wahner A. Atmos. Meas. Tech., 2013, 6: 1111.
[25]  Brown S S, Dube W P, Osthoff H D, Stutz J, Ryerson T B, Wollny A G, Brock C A, Warneke C, De Gouw J A, Atlas E, Neuman J A, Holloway J S, Lerner B M, Williams E J, Kuster W C, Goldan P D, Angevine W M, Trainer M, Fehsenfeld F C, Ravishankara A R. J. Geophys. Res-Atmos., 2007, 112: D22304.
[26]  Brown S S, Dube W P, Osthoff H D, Wolfe D E, Angevine W M, Ravishankara A R. Atmos. Chem. Phys., 2007, 7: 139.
[27]  贾龙(Jia L), 葛茂发(Ge M F), 庄国顺(Zhuang G S), 姚立(Yao L),王殿勋(Wang D X). 化学进展(Progress in Chemistry), 2006, 18(7/8): 1034.
[28]  Mihelcic D, Klemp D, Musgen P, Patz H W, Volzthomas A. J. Atmos. Chem., 1993, 16: 313.
[29]  Brown S S, Stark H, Ryerson T B, Williams E J, Nicks D K, Trainer M, Fehsenfeld F C, Ravishankara A R. J. Geophys. Res-Atmos., 2003, 108: ACH18.
[30]  Geyer A, Alicke B, Ackermann R, Martinez M, Harder H, Brune W, di Carlo P, Williams E, Jobson T, Hall S, Shetter R, Stutz J. J. Geophys. Res-Atmos., 2003, 108: ACH7.
[31]  Brown S S, Ryerson T B, Wollny A G, Brock C A, Peltier R, Sullivan A P, Weber R J, Dube W P, Trainer M, Meagher J F, Fehsenfeld F C, Ravishankara A R. Science, 2006, 311: 67.
[32]  Kanaya Y, Sadanaga Y, Matsumoto J, Sharma U K, Hirokawa J, Kajii Y, Akimoto H. Geophys. Res. Lett., 1999, 26: 2179.
[33]  Kanaya Y, Nakamura K, Kato S, Matsumoto J, Tanimoto H, Akimoto H. Atmos. Environ., 2002, 36: 4929.
[34]  Faloona I, Tan D, Brune W, Hurst J, Barket D, Couch T L, Shepson P, Apel E, Riemer D, Thornberry T, Carroll M A, Sillman S, Keeler G J, Sagady J, Hooper D, Paterson K. J. Geophys. Res-Atmos., 2001, 106: 24315.
[35]  Martinez M, Harder H, Kovacs T A, Simpas J B, Bassis J, Lesher R, Brune W H, Frost G J, Williams E J, Stroud C A, Jobson B T, Roberts J M, Hall S R, Shetter R E, Wert B, Fried A, Alicke B, Stutz J, Young V L, White A B, Zamora R J. J. Geophys. Res-Atmos., 2003, 108: ACH8.
[36]  Ren X R, Harder H, Martinez M, Lesher R L, Oliger A, Shirley T, Adams J, Simpas J B, Brune W H. Atmos. Environ., 2003, 37: 3627.
[37]  Ren X R, Brune W H, Oliger A, Metcalf A R, Simpas J B, Shirley T, Schwab J J, Bai C H, Roychowdhury U, Li Y Q, Cai C X, Demerjian K L, He Y, Zhou X L, Gao H L, Hou J. J. Geophys. Res-Atmos., 2006, 111: S03.
[38]  Mao J, Jacob D J, Evans M J, Olson J R, Ren X, Brune W H, St Clair J M, Crounse J D, Spencer K M, Beaver M R, Wennberg P O, Cubison M J, Jimenez J L, Fried A, Weibring P, Walega J G, Hall S R, Weinheimer A J, Cohen R C, Chen G, Crawford J H, McNaughton C, Clarke A D, Jaegle L, Fisher J A, Yantosca R M, Le Sager P, Carouge C. Atmos. Chem. Phys., 2010, 10: 5823.
[39]  Richter A, Burrows J P, Nuss H, Granier C, Niemeier U. Nature, 2005, 437: 129.
[40]  Fu T M, Jacob D J, Wittrock F, Burrows J P, Vrekoussis M, Henze D K. J. Geophys. Res-Atmos., 2008, 113: D15303.
[41]  Vrekoussis M, Wittrock F, Richter A, Burrows J P. Atmos. Chem. Phys., 2009, 9: 4485.
[42]  Shao M, Tang X Y, Zhang Y H, Li W J. Front. Ecol. Environ., 2006, 4: 353.
[43]  Zhang Y H, Hu M, Zhong L J, Wiedensohler A, Liu S C, Andreae M O, Wang W, Fan S J. Atmos. Environ., 2008, 42: 6157.
[44]  Chan C K, Yao X. Atmos. Environ., 2008, 42: 1.
[45]  Zhu T, Shang J, Zhao D F. Sci. China Chem., 2011, 54: 145.
[46]  Hofzumahaus A, Rohrer F, Lu K D, Bohn B, Brauers T, Chang C C, Fuchs H, Holland F, Kita K, Kondo Y, Li X, Lou S R, Shao M, Zeng L M, Wahner A, Zhang Y H. Science, 2009, 324: 1702.
[47]  Lu K D, Rohrer F, Holland F, Fuchs H, Bohn B, Brauers T, Chang C C, Haseler R, Hu M, Kita K, Kondo Y, Li X, Lou S R, Nehr S, Shao M, Zeng L M, Wahner A, Zhang Y H, Hofzumahaus A. Atmos. Chem. Phys., 2012, 12: 1541.
[48]  Lu K D, Hofzumahaus A, Holland F, Bohn B, Brauers T, Fuchs H, Hu M, Haseler R, Kita K, Kondo Y, Li X, Lou S R, Oebel A, Shao M, Zeng L M, Wahner A, Zhu T, Zhang Y H, Rohrer F. Atmos. Chem. Phys., 2013, 13: 1057.
[49]  Rohrer F, Lu K D, Hofzumahaus A, Bohn B, Brauers T, Chang C C, Fuchs H, Haseler R, Holland F, Hu M, Kita K, Kondo Y, Li X, Lou S R, Oebel A, Shao M, Zeng L M, Zhu T, Zhang Y H, Wahner A. Nat. Geosci., 2014, 7: 559.
[50]  Yokelson R J, Burkholder J B, Fox R W, Talukdar R K, Ravishankara A R. J. Phys. Chem., 1994, 98: 13144.
[51]  Voigt S, Orphal J, Burrows J P. J. Photoch. Photobio. A, 2002, 149: 1.
[52]  Platt U, Perner D, Patz H W. J. Geophys. Res., 1979, 84: 6329.
[53]  Stutz J, Platt U. Appl. Optics, 1996, 35: 6041.
[54]  Geyer A. Doctoral Dissertation of Institut of Umweltphysik, University Heidelberg. 2000.
[55]  Noxon J F, Norton R B, Henderson W R. Geophys. Res. Lett., 1978, 5: 675.
[56]  Platt U, Perner D, Winer A M, Harris G W, Pitts J N. Geophys. Res. Lett., 1980, 7: 89.
[57]  White J U. J. Opt. Soc. Am., 1942, 32: 285.
[58]  Herriott D S, Harry. Appl. Optics, 1965, 4(8): 883.
[59]  Ball S M, Jones R L. Chem. Rev., 2003, 103: 5239.
[60]  Matsumoto J, Imai H, Kosugi N, Kajii Y. Chem. Lett., 2005, 34: 1214.
[61]  Berresheim H, Elste T, Plass-Dulmer C, Eisele F L, Tanner D J. Int. J. Mass Spectrom., 2000, 202: 91.
[62]  Ren X, Mao J, Brune W H, Cantrell C A, Mauldin R L, Hornbrook R S, Kosciuch E, Olson J R, Crawford J H, Chen G, Singh H B. Atmos. Meas. Tech., 2012, 5: 2025.
[63]  Slusher D L, Huey L G, Tanner D J, Flocke F M, Roberts J M. J. Geophys Res-Atmos., 2004, 109: D19315.
[64]  Kercher J P, Riedel T P, Thornton J A. Atmos. Meas. Tech., 2009, 2: 193.
[65]  Lindinger W. Gaseous Ion Chemistry and Mass Spectrometry. New York, 1986.
[66]  Brown S S, Stutz J. Chem. Soc. Rev., 2012, 41: 6405.
[67]  Wang X, Wang T, Yan C, Tham Y J, Xue L, Xu Z, Zha Q. Atmos. Meas. Tech., 2014, 7: 1.
[68]  Mihelcic D, Volz-Thomas A, P?tz H W, Kley D. J. Atmos. Chem., 1990, 11(3): 271.
[69]  Mihelcic D, Klemp D, Musgen P, Patz H W, Volzthomas A. J. Atmos. Chem., 1993, 16(4): 313.
[70]  Matsumoto J, Kosugi N, Imai H, Kajii Y. Rev. Sci. Instrum., 2005, 76: 064101.
[71]  Bertram T H, Thornton J A, Riedel T P. Atmos. Meas. Tech., 2009, 2: 231.
[72]  Fiedler S E, Hese A, Ruth A A. Chem. Phys. Lett., 2003, 371: 284.
[73]  Wu T, Coeur-Tourneur C, Dhont G, Cassez A, Fertein E, He X D, Chen W D. J. Quant. Spectrosc. Ra., 2014, 133: 199.
[74]  Benton A K, Langridge J M, Ball S M, Bloss W J, Dall'Osto M, Nemitz E, Harrison R M, Jones R L. Atmos. Chem. Phys., 2010, 10: 9781.
[75]  Wang S S, Shi C Z, Zhou B, Zhao H, Wang Z R, Yang S N, Chen L M. Atmos. Environ., 2013, 70: 401.
[76]  Asaf D, Pedersen D, Matveev V, Peleg M, Kern C, Zingler J, Platt U, Luria M. Environ. Sci. Technol., 2009, 43: 9117.
[77]  Stutz J, Alicke B, Ackermann R, Geyer A, White A, Williams E. J. Geophys. Res-Atmos., 2004, 109: D12306.
[78]  Matsumoto J, Imai H, Kosugi N, Kaji Y. Atmos. Environ., 2005, 39: 6802.
[79]  Nakayama T, Ide T, Taketani F, Kawai M, Takahashi K, Matsumi Y. Atmos. Environ., 2008, 42: 1995.
[80]  Li S W, Liu W Q, Xie P H, Qin M, Yang Y J. Terr. Atmos. Ocean Sci., 2012, 23: 39.
[81]  Heintz F, Platt U, Flentje H, Dubois R. J. Geophys. Res-Atmos., 1996, 101: 22891.
[82]  Allan B J, Carslaw N, Coe H, Burgess R A, Plane J M C. J. Atmos. Chem., 1999, 33: 129.
[83]  Crowley J N, Schuster G, Pouvesle N, Parchatka U, Fischer H, Bonn B, Bingemer H, Lelieveld J. Atmos. Chem. Phys., 2010, 10: 2795.
[84]  Ayers J D, Simpson W R. J. Geophys. Res-Atmos., 2006, 111: D14309.
[85]  Apodaca R L, Huff D M, Simpson W R. Atmos. Chem. Phys., 2008, 8: 7451.
[86]  Vrekoussis M, Kanakidou M, Mihalopoulos N, Crutzen P J, Lelieveld J, Perner D, Berresheim H, Baboukas E. Atmos. Chem. Phys., 2004, 4: 169.
[87]  Vrekoussis M, Mihalopoulos N, Gerasopoulos E, Kanakidou M, Crutzen P J, Lelieveld J. Atmos. Chem. Phys., 2007, 7: 315.
[88]  Matsumoto J, Imagawa K, Imai H, Kosugi N, Ideguchi M, Kato S, Kajii Y. Atmos. Environ., 2006, 40: 6294.
[89]  Salisbury G, Rickard A R, Monks P S, Allan B J, Bauguitte S, Penkett S A, Carslaw N, Lewis A C, Creasey D J, Heard D E, Jacobs P J, Lee J D. J. Geophys. Res-Atmos., 2001, 106: 12669.
[90]  Saiz-Lopez A, Shillito J A, Coe H, Plane J M C. Atmos. Chem. Phys., 2006, 6: 1513.
[91]  Ambrose J L, Mao H, Mayne H R, Stutz J, Talbot R, Sive B C. J. Geophys. Res-Atmos., 2007, 112: D21302.
[92]  McLaren R, Wojtal P, Majonis D, McCourt J, Halla J D, Brook J. Atmos. Chem. Phys., 2010, 10: 4187.
[93]  Aldener M, Brown S S, Stark H, Williams E J, Lerner B M, Kuster W C, Goldan P D, Quinn P K, Bates T S, Fehsenfeld F C, Ravishankara A R. J. Geophys. Res-Atmos., 2006, 111: D23S73.
[94]  Osthoff H D, Bates T S, Johnson J E, Kuster W C, Goldan P, Sommariva R, Williams E J, Lerner B M, Warneke C, de Gouw J A, Pettersson A, Baynard T, Meagher J F, Fehsenfeld F C, Ravishankara A R, Brown S S. J. Geophys. Res-Atmos., 2009, 114: D07301.
[95]  Osthoff H D, Sommariva R, Baynard T, Pettersson A, Williams E J, Lerner B M, Roberts J M, Stark H, Goldan P D, Kuster W C, Bates T S, Coffman D, Ravishankara A R, Brown S S. J. Geophys. Res-Atmos., 2006, 111: D23S14.
[96]  胡任志(Hu R Z), 王丹(Wang D), 谢品华(Xie P H), 凌六一(Ling L Y), 秦敏(Qin M), 李传新(Li C X), 刘建国(Liu J G). 物理学报(Acta Phys. Sin.), 2014, 63: 110707.

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