甲磺酸驱动大气新粒子形成的研究进展任务书

 2021-11-11 08:11

1. 毕业设计（论文）主要内容：

大气颗粒物影响能见度、全球气候及人体健康，是关注度极高的环境问题。新粒子生成(NewParticle Formation, NPF)是气态污染物氧化生成的过饱和气态前体物(例如硫酸和低挥发性有机物等)在大气中冷凝为分子簇, 继而通过冷凝碰并形成颗粒物的过程。这一事件贡献了全球颗粒物总量的一半以上。

针对成核机制，早期研究普遍认为气态硫酸（SA）是参与成核过程的关键前体物，但基于SA的成核理论无法全面解释实验观测到的高成核速率的NPF事件。而近年大量研究表明，基于大气中另一种含硫物质甲磺酸（MSA）的新粒子生成对颗粒物的贡献愈加重要。已有研究发现MSA-H2O二元成核的效率极低，基于MSA的NPF对颗粒物的贡献主要依赖其他前体物的促进效应。有机胺能够与MSA成核，此外氨（NH3）也被发现对MSA的成核具有促进作用。但实验结果显示实际的成核情形不简单是MSA-胺的二元成核，很可能是不同有机碱的协同作用更能有效促进MSA成核，这也是未来研究MSA驱动NPF的一个重点方向。

毕业论文主要内容包括：1）详细介绍国内外甲磺酸驱动大气新粒子生成的主要研究进展；2）阐明MSA成核对大气新粒子形成的意义，对目前实验室模拟、模型计算等研究方法进行总结；3）综述MSA驱动新粒子生成的物理化学机制，并指出MSA成核研究的新方向。

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2. 毕业设计（论文）主要任务及要求

本研究主要分如下阶段进行：

1、学习新粒子生成以及成核的相关理论基础和背景意义，阅读文献，总结大气新粒子形成的研究背景。（要求：阅读近五年相关文献不少于20篇。）

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3. 毕业设计（论文）完成任务的计划与安排

1-3周（3月10日前）：在毕业实习的同时熟悉课题，学习新粒子生成及成核的相关理论基础和背景意义，阅读文献；

4-5周（3月25日前）：继续收集阅读MSA成核相关文献，并进行归纳比较分析，完成开题报告和英文文献翻译；

6-11周（5月10日前）：大量查阅国内外文献，通过分类汇总完成相关研究主要方面的进展，并阐述大气新粒子生成研究背景与MSA成核的研究意义，总结目前MSA成核的物理化学机制与实验计算方法；

12周（5月15日前）：凝练该领域尚待解决的问题，提出对将来的研究方向做出展望；

13-14周（5月30日前）：全面整理以上内容，完成并修改论文写作。

15周（6月5日前）：教师评阅，学生准备论文答辩。

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4. 主要参考文献

（1） Renyi Zhang; Alexei Khalizov; Lin Wang; Min Hu; Wen Xu. Nucleationand Growth of Nanoparticles in the Atmosphere. Chem. Rev. 2012, 112, 1957–2011.

（2） Hong-Bin Xie; Jonas Elm; Roope Halonen; Nanna Myllys; Theo Kurten; MarkkuKulmala; Hanna Vehkamaki. Atmospheric Fate of Monoethanolamine: Enhancing NewParticle Formation of Sulfuric Acid as an Important Removal Process. Environ.Sci. Technol. 2017, 51, 84228431.

（3） Jiewen Shen; Hong-Bin Xie; Jonas Elm; Fangfang Ma; Jingwen Chen; Hanna Vehkamaki. Methanesulfonic Acid-drivenNew Particle Formation Enhanced by Monoethanolamine: A Computational Study. Environ.Sci. Technol. DOI:10.1021/acs.est.9b05306.

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