大气中硫酸形成的微观机制究竟是什么？

近日，贵州民族大学材料科学与工程学院龙波教授以第一作者、贵州民族大学为第一单位，在国际化学领域顶级期刊《美国化学会志》（J. Am, Chem. Soc.）（中国科学院分区一区，影响因子：15.0）发表题为“Kinetics of Sulfur Trioxide Reaction with Water Vapor to Form Atmospheric Sulfuric Acid”《三氧化硫与水蒸气反应形成大气硫酸的动力学》的学术研究论文。

硫酸是酸雨和二次有机气溶胶形成的重要成核前体物，而三氧化硫（SO3）是大气中硫酸生成和硫循环过程中不可或缺的关键中间体。因此，厘清硫酸在大气中的形成机理对酸雨和SOA等污染物的控制具有重要意义。

尽管先前的理论和实验研究表明，大气中硫酸形成主要是通过三氧化硫与两个水分子反应，然而其分子层面的机制不清楚。龙波教授课题组通过设计理论方法，提出计算策略，深入研究硫酸形成的微观机制。

研究结果表明：在低温下，三分子络合物SO3···H2O···H2O的形成是反应的决速步；在5-50千米的大气条件下，SO3···H2O + H2O准入通道比通常认为的SO3 + H2O···H2O准入通道更为重要；在SO3浓度更高的10-35千米的大气中，SO3···H2O + H2O反应速率比SO3 + H2O···H2O快20倍以上。

理论计算表明，变分效应、扭转反谐性以及隧穿效应等因素对获得该反应的定量反应动力学都很关键。本项工作提供了大气温度范围下定量的动力学数据，这对大气模式模拟具有重要的参考意义以及对研究大气中三分子反应的准确反应动力学奠定了基础。

据了解，该研究得到了国家自然科学基金重点国际（地区）合作研究项目（42120104007），国家自然科学基金面上项目（41775125），国家自科重大研究计划项目（91961123）的资助。

来源 贵州民族大学党委宣传部