随着我国城市地区减排措施的深入实施，以硝酸盐为主导的空气污染日益受到关注。因此，厘清硝酸盐生成机制也是改善空气质量，改进硝酸盐模拟准确性的关键。近日，中国科学院大气物理研究所周维副研究员和孙业乐研究员团队在此领域取得重要进展，团队通过观测，结合大气化学传输模式，量化了N2O5非均相水解对北京市硝酸盐生成的贡献。
硝酸盐的生成途径主要包括白天NO2与OH自由基反应，以及夜间N2O5非均相水解。尽管化学传输模式对光化学生成过程有较好的表征，但对夜间生成的模拟仍存在较大不确定性。研究团队利用高分辨率化学电离质谱实时在线测量了夜间硝酸盐的重要前体物-N2O5和ClNO2，发现ClNO2的生成明显依赖于N2O5在含氯颗粒上的摄取。
研究结果显示，夜间N2O5的清除主要依赖于其非均相水解，贡献比例高达86%，而非基于NO3自由基的间接清除。通过三种独立方法量化了夜间硝酸盐的生成贡献，发现夜间硝酸盐的生成速率为0.46-2.27 µg m-3 h-1，平均贡献全天硝酸盐生成总量的31.3%。研究结果表明在北京夏季，光化学生成在硝酸盐形成中仍占据主导地位，与以往在我国寒冷季节发现的N2O5非均相水解主导作用有所不同。
研究进一步指出，通过直接测量N2O5-ClNO2，并结合箱模型的第二种量化方法，与化学传输模式的结果相比，后者略微高估了N2O5非均相水解的贡献（34.8%）。研究团队强调，增强模型参数化方案，特别是考虑气溶胶成分和季节变化，将对更准确地预测颗粒相硝酸盐浓度水平起到关键作用。
上述成果发表在《npj Clean Air》，受到国家自然科学基金（42305113,42207133）及中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项（XDB0760200）的资助。
论文信息：Zhou,W.,Du,H.,Liu,M. et al. Role of N2O5 heterogeneous hydrolysis in summer nitrate formation in Beijing: insights from direct measurements and model simulations. npj Clean Air1,40 (2025).https://www.nature.com/articles/s44407-025-00039-0
图1. 以氯化物作为硝酸盐气-粒分配过程的参考定量白天和夜间硝酸盐生成量
图2. 直接测量N2O5-ClNO2并结合箱模型定量白天和夜间硝酸盐生成量，并与化学传输模型的对比
