次生无机气溶胶(硫酸盐、硝酸盐、铵盐等)在很大程度上导致了我国霾污染事件,尤以硫酸盐浓度的爆炸性增长最为突出。大气气溶胶多以多组分(复合颗粒)的形态存在,大气颗粒物与各种痕量气体的非均相反应可产生次生无机气溶胶。目前,大气非均相反应的模拟研究多集中在单组分颗粒与单一或多种痕量气体,关于复合颗粒的非均相反应及颗粒组分间的相互影响涉及较少。因此,本课题以大气气溶胶中的复合颗粒为研究对象,探究有害气体SO2在复合颗粒表面的非均相反应,这对于了解次生无机气溶胶形成机制,阐明霾污染形成过程以及设计有效的缓解措施至关重要。本文以CaCO3为载体,选取NH4NO3、多环芳烃(荧蒽、蒽)为负载对象,制备了以CaCO3为基底的CaCO3-NH4NO3复合颗粒、CaCO3-荧蒽、CaCO3-蒽三种复合颗粒,以单颗粒、复合颗粒为别,探究大气中有害气体SO2在不同颗粒物表面转化生成次生无机气溶胶的过程,并提出相应的反应机理。论文主要结论如下:(1)SO2在CaCO3-NH4NO复合颗粒表面的转化效应增强,且随相对湿度的增加而增大。与单一组分颗粒(CaCO3)相比,复合颗粒具有更多的活性位点,这归因于强吸湿性组分NH4NO3使得复合颗粒表面吸附水分增多,能够极大地促进SO2的吸附和化学转化。相对湿度增加时,复合颗粒表面能赋存更多水分,使颗粒表面形成液膜,有利更多的SO2溶于复合颗粒表面进行化学反应和离子迁移,使SO2最终转化生成SO42-。(2)相对湿度(RH75%)一定时,SO2的转化效应随CaCO3-NH4NO3复合颗粒中所含NH4NO3的质量分数的增大而增强,且NH4NO3对最终生成物具有一定影响:NH4NO3的存在改变了复合颗粒的吸湿性,使得更多的水分附着于颗粒表面,显著促进SO2的化学吸附,反应生成H2SO3,水解产生H+,同时NH水解同样产生H+,从而使复合颗粒表界面呈酸性。NO3-在酸性条件下具有强氧化性,NC3-将S(Ⅳ)氧化为S(Ⅵ)。经XRD和红外的表征可确定SO2气体在CaCO3-NH4NO3复合颗粒表面经一系列反应最终生成CaSO4·2H2O。主要原因是NH4NO3的强吸湿性,使颗粒表面水增多,进而影响难溶物质CaSO4的结晶,使其以CaSO4·2H2O的形式存在。SO2向CaSO4·2H2O的转化,实现了气态SO2的固定。(3)在CaCO3分别负载多环芳烃(荧蒽、蒽)与SO2的非均相反应中发现:CaCO3表面荧蒽和蒽只有在较高相对湿度、紫外光照的条件下才能在一定程度上促进SO2向SO42-的转化,而在低相对湿度或无光照条件下则无法反应生成SO42-。可能原因是高相对湿度促进了 SO2在颗粒表面的吸附,O2和多环芳烃在光照作用下产生1O2,1O2将S(Ⅳ)氧化为S(Ⅵ),从而产生SO42-。