海洋大气边界层中卤素化学过程的数值模拟研究

王琦

中国海洋大学

摘要：

本文使用MECCA大气化学模式模拟了海洋大气边界层中气相及液相化学过程。特别关注于卤素物质的化学循环以及它们对其它物质的影响。包括酸催化激活海盐气溶胶中的卤素，卤素在臭氧消耗中所起的作用，BrO对DMS的氧化作用等。
酸催化是非反应活性的溴变成具有反应活性溴的一个有效途径，总反应是在HO<,2>存在的条件下，气溶胶吸附酸性气体，Br<'->消耗h<'+>生成HOBr。O<,3>的浓度对于酸催化循环非常重要，因为BrO的产生和O<,3>消耗都是O<,3>催化的。如果O<,3>浓度很小，酸催化反应的速度会减慢。和海盐气溶胶相比，硫酸盐气溶胶对于酸催化反应更重要，因为硫酸盐气溶胶的表面积远大于海盐气溶胶且硫酸盐的pH值更低。
日出时对流层下部的太阳光谱能量向较长波长集中，和Br<,2>、BrCl相比O<,3>的光解要滞后，因此OH和HO<,2>的产生也要比Br滞后。所以在日出后出现BrO的峰值和臭氧的减少。随后HO<,2>浓度逐渐升高，BrO在正午达到最低值。冬季太阳天顶角与夏季不同，太阳光谱向长波方向移动，臭氧光解减弱66[％]，和夏季相比OH和HO<,2>浓度降低。而Br<,2>和BrCl的光解率仅降低7.5[％]和15[％]。
白天光化学反应的效果是强迫液相的溴以HOBr的形式向气相转化，夜间光分解停止，BrCl浓度在同落后迅速升高，溴在气液间的分配比例再次改变。
DMS与BrO，DMS与OH的反应产物都是DMSO。除了被吸附在颗粒物上DMSO唯一的汇就是和HO反应，所以DMSO的浓度处于相对稳定的范围且日变化明显。在没有BrO存在的情况下，DMSO的浓度非常小，当考虑BrO后，DMSO浓度明显增加。
海洋大气边界层内臭氧的消耗主要由HO<,x>、O(<'1>D)+H<,2>O和卤素控制，白天以卤素对臭氧的消耗为主。

关键词：海洋大气边界层;卤素化学;臭氧

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：环境科学

导师姓名：高会旺

学位年度：2006

语种：中文

分类号：P402

页数：51

在线出版日期：2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）