Образование аэрозольной дымки в атмосфере

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Содержащий сульфаты атмосферный аэрозоль в региональном масштабе влияет на качество воздуха, а в глобальном – на климат. Например, на севере Китайской равнины агломерация с населением около полумиллиарда человек систематически подвергается катастрофически быстрому загрязнению плотными дымками. В настоящей работе впервые интерпретированы свидетельства существования в атмосфере критических условий, обеспечивающих катастрофически быструю наработку сульфатов и нитратов в частицах, а вместе с подходящими метеоусловиями (температура, относительная влажность, застойные явления в атмосфере и др.) – и возникновение в атмосфере аэрозольной дымки. Показано, что реализация быстрого и незатухающего накопления сульфатов в вырожденно-разветвленном режиме каталитического процесса с участием ионов переходных металлов для заданной влажности воздуха в атмосфере, загрязненной оксидами серы и азота, возможна лишь при превышении пороговой концентрации аммиака в воздухе. Одновременно с этим нарастает и скорость наработки нитратов, что вызвано сопряжением процессов образования сульфатов и нитратов. Это влечет за собой увеличение интенсивности поглощения из воздуха влаги и аммиака, обеспечивающее незатухающий и быстрый рост массовой концентрации частиц аэрозольной дымки в атмосфере.

Об авторах

Г. Б. Прончев

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова

Email: pronchev@rambler.ru
Москва, Россия

В. М. Азриель

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова

Москва, Россия

В. М. Акимов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова

Москва, Россия

Е. В. Ермолова

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова

Москва, Россия

Д. Б. Кабанов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова

Москва, Россия

Л. И. Колесникова

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова

Москва, Россия

Л. Ю. Русин

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова

Москва, Россия

М. Б. Севрюк

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова

Москва, Россия

А. Н. Ермаков

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова

Москва, Россия

Список литературы

  1. Andreae M.O., Jones C.D., Cox P.M. // Nature. 2005. V. 435. № 7046. P. 1187. https://doi.org/10.1038/nature03671
  2. Seinfeld J.H., Pandis S.N. Atmospheric Chemistry and Physics, from Air Pollution to Climate Change. Hoboken: John Wiley & Sons, 2016.
  3. Еганов А.А., Кардонский Д.А., Сулименков И.В. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 4. С. 81. https://doi.org/10.31857/S0207401X23040064
  4. Ларин И.К. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 1. С. 84. https://doi.org/10.31857/S0207401X23010077
  5. Зеленов В.В., Апарина Е.В. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 6. C. 53. https://doi.org/10.31857/S0207401X24060069
  6. Ларин И.К., Прончев Г.Б., Ермаков А.Н. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 6. C. 64. https://doi.org/10.31857/S0207401X24060074
  7. Ларин И.К., Белякова Т.И., Прончев Г.Б., Трофимова Е.М. // Хим. физика. 2025. Т. 44. № 5. C. 40.
  8. Ларин И.К., Прончев Г.Б., Трофимова Е.М. // Хим. физика. 2025. Т. 44. № 5. С. 49.
  9. Прончев Г.Б., Ермаков А.Н. // Оптика атмосферы и океана. 2025. Т. 38. № 3. C. 178. https://doi.org/10.15372/AOO20250303
  10. Ларин И.К. // Хим. физика. 2025. Т. 44. № 6. C. 109. https://doi.org/10.31857/S0207401X25060097
  11. Pronchev G.B., Yermakov A.N. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2025. V. 19. № 3. P. 770. https://doi.org/10.1134/S1990793125700460
  12. Wang Y., Zhang Q., Jiang J. et al. // J. Geophys. Res. Atmos. 2014. V. 119. № 17. P. 10425. https://doi.org/10.1002/2013JD021426
  13. Liu T., Clegg S.L., Abbatt J.P.D. // Proc. Natl. Acad. Sci. 2020. V. 117. № 3. P. 1354. https://doi.org/10.1073/pnas.1916401117
  14. Liu P., Ye C., Xue C. et al. // Atmos. Chem. Phys. 2020. V. 20. № 7. P. 4153. https://doi.org/10.5194/acp-20-4153-2020
  15. Виноградова А.А., Губанова Д.П., Иорданский М.А., Скороход А.И. // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35. № 6. C. 436. https://doi.org/10.15372/AOO20220602
  16. Яушева Е.П., Гладких В.А., Камардин А.П., Шмаргунов В.П. // Оптика атмосферы и океана. 2023. Т. 36. № 9. C. 711. https://doi.org/10.15372/AOO20230902
  17. Sirois A., Barrie L.A. // J. Geophys. Res. Atmos. 1999. V. 104. № 9. P. 11599. https://doi.org/10.1029/1999JD900077
  18. Liu M., Song Y., Zhou T. et al. // Geophys. Res. Lett. 2017. V. 44. № 10. P. 5213. https://doi.org/10.1002/2017GL073210
  19. Zheng B., Zhang Q., Zhang Y. et al. // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15. № 4. P. 2031. https://doi.org/10.5194/acp-15-2031-2015
  20. Brimblecombe P. The Big Smoke: A History of air pollution in London since medieval time. New York: Routledge, 2011.
  21. Grieken R.W. Optimization and environmental application of TW-EPMA for single particle analysis. Antwerpen: Antwerpen University, 2005.
  22. Wang G., Zhang R., Gomez M.E. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. 2016. V. 113. № 48. P. 13630. https://doi.org/10.1073/pnas.1616540113
  23. Fountoukis C., Nenes A. // Atmos. Chem. Phys. 2007. V. 7. № 17. P. 4639. https://doi.org/10.5194/acp-7-4639-2007
  24. Wexler A.S., Clegg S.L. // J. Geophys. Res. Atmos. 2002. V. 107. № D14. P. 3173. https://doi.org/10.1029/2001JD000451
  25. Ермаков А.Н., Алоян А.Е., Арутюнян В.О. // Метеорология и гидрология. 2021. № 11. C. 56. https://doi.org/10.52002/0130-2906-2021-11-56-63
  26. Mozurkewich M. // Atmos. Environ. Part A. Gen. Top. 1993. V. 27. № 2. P. 261. https://doi.org/10.1016/0960-1686(93)90356-4
  27. Jacobson M.Z., Tabazadeh A., Turco R.P. // J. Geophys. Res. Atmos. 1996. V. 101. № D4. P. 9079. https://doi.org/10.1029/96JD00348
  28. Swietlicki E., Hansson H.C., Hämeri K. et al. // Tellus, B: Chem. Phys. Meteorol. 2008. V. 60. № 3. P. 432. https://doi.org/10.1111/j.1600-0889.2008.00350.x
  29. Petters M.D., Kreidenweis S.M. // Atmos. Chem. Phys. 2007. V. 7. № 8. P. 1961. https://doi.org/10.5194/acp-7-1961-2007
  30. Berresheim H., Jaeschke W. // J. Atmos. Chem. 1986. V. 4. № 3. P. 311. https://doi.org/10.1007/BF00053807
  31. Прончев Г.Б., Ермаков А.Н. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 10. С. 89. https://doi.org/10.31857/S0207401X24100089
  32. Ibusuki T., Takeuchi K. // Atmos. Environ. 1987. V. 21. № 7. P. 1555. https://doi.org/10.1016/0004-6981(87)90317-9
  33. Feichter J., Kjellström E., Rodhe H. et al. // Atmos. Environ. 1996. V. 30. № 10–11. P. 1693. https://doi.org/10.1016/1352-2310(95)00394-0
  34. Alexander B., Park R.J., Jacob D.J., Gong S. // J. Geophys. Res. Atmos. 2009. V. 114. № D2. P. 1. https://doi.org/10.1029/2008JD010486
  35. He P., Alexander B., Geng L. et al. // Atmos. Chem. Phys. 2018. V. 18. № 8. P. 5515. https://doi.org/10.5194/acp-18-5515-2018
  36. McCabe J.R., Savarino J., Alexander B., Gong S., Thiemens M.H. // Geophys. Res. Lett. 2006. V. 33. № 5. P. 10. https://doi.org/10.1029/2005GL025164
  37. Martin L.R., Hill M.W. // Atmos. Environ. 1987. V. 21. № 10. P. 2267. https://doi.org/10.1016/0004-6981(87)90361-1
  38. Ермаков А.Н. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 2. C. 178. https://doi.org/10.31857/S0453881122020022
  39. Баранова Р.Б., Бугаенко Л.Т., Иванина И.Н., Костенко Н.Н., Стародубцев Г.А. // Химия высоких энергий. 1982. Т. 16. № 3. C. 234.
  40. Ермаков А.Н. // Кинетика и катализ. 2023. Т. 64. № 1. C. 86. https://doi.org/10.31857/S045388112301001X
  41. Brandt C., van Eldik R. // Chem. Rev. 1995. V. 95. № 1. P. 119. https://doi.org/10.1021/cr00033a006
  42. Herrmann H., Ervens B., Jacobi H.W. et al. // J. Atmos. Chem. 2000. V. 36. № 3. P. 231. https://doi.org/10.1023/A:1006318622743
  43. Berglund J., Fronaeus S., Elding L.I. // Inorg. Chem. 1993. V. 32. № 21. P. 4527. https://doi.org/10.1021/ic00073a011
  44. Wang H. The chemistry of nitrate radical (NO3) and dinitrogen pentoxide (N2O5) in Beijing. Singapore: Springer Nature Singapore Pte Ltd, 2021. https://doi.org/10.1007/978-981-15-8795-5
  45. Schwartz S.E. // SO2, NO and NO2 Oxidation Mechanisms: Atmospheric Considerations / Ed. Calvert J.G. Boston: Butterworth, 1984. P. 173.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025