揭开海洋污染之谜，碘酸和硫酸，海洋大气中的绝配

大气成核是气溶胶形成的关键过程，影响气候、空气质量和人类健康。长期以来，硫酸 (H2SO4) 被认为是这些过程中的主要参与者，在受污染的海洋区域会发生一些奇怪的事情，氨 (NH3) 通常是这一过程的伙伴，但却很少见。但最近的发现凸显了碘酸在海洋环境中的重要作用，一项新的研究表明，亚碘酸 (HIO2) 可以作为一种重要的替代品，它们一起成核——或聚集在一起——形成新的颗粒。

研究发现，HIO2 充当碱，从碘酸（HIO3）中接受质子并在簇内形成更强的键。通过氢键、卤键和酸碱相互作用，HIO2 和 H2SO4 形成坚固的二元团簇，可有效成核 。HIO2 – H2SO4形成途径对总簇形成率的贡献率超过73 % ，明显高于其他已知机制。这种成核机制可以解释一些以前未被解释的受污染海洋区域中的新颗粒通量，从而提供对颗粒形成的更全面的了解。

新颗粒形成 (NPF)的这种替代途径可以解释在受污染的海洋环境中观察到的新颗粒通量缺失现象，并强调了碘酸在这些地区的重要性。通过扩展对硫酸成核的理解，这项研究为更准确的气候模型和改进的污染缓解策略铺平了道路。

参考文献：Haotian Zu a 1,Shaobing Zhang a 1,Shuning Li a b,Ling Liu a,Xiuhui Zhang， The synergistic nucleation of iodous acid and sulfuric acid: A vital mechanism in polluted marine regions.  Atmospheric Environment， doi.org/10.1016/j.atmosenv.2023.120266

一、什么是大气新颗粒形成 (New Particle Formation, NPF)？

新粒子形成 (New Particle Formation, NPF) 是一种大气现象，指的是大气中原本的气态污染物（如硫酸、氨、有机物等）通过一系列复杂的化学反应聚集成固态或液态的微小颗粒的过程。这些新形成的颗粒物可以作为云凝结核，影响云的形成和性质，进而影响气候。

NPF是细颗粒物（PM2.5）的重要来源之一，而PM2.5对人体健康和环境有显着的负面影响。新形成的颗粒物可以作为云凝结核，影响云的形成和性质，进而影响地球的辐射平衡和气候。 NPF是连接气态污染物和颗粒物的重要环节，对理解大气化学过程具有重要意义。

NPF的机制非常复杂，受到多种因素的影响，不同地区的化学成分差异会影响NPF的速率和机制。温度、湿度、太阳辐射等气象条件会影响化学反应速率。工业排放、交通排放等人类活动会改变大气成分，从而影响NPF。

这项研究发现，碘氧化物在海洋大气中NPF过程中扮演着重要角色，它们可以加速颗粒物的形成。NPF的机制比之前认为的更加复杂，除了传统的硫酸-氨气成核机制外，还存在多种其他成核机制，如碘氧化物成核、有机物成核等。

NPF的机制和速率在全球范围内存在显着差异，受到区域气候和污染物排放的影响。 

二、为什么硫酸 (H2SO4) 是新颗粒形成 (NPF) 事件的关键因素？

H2SO4 是一种强酸，这意味着它很容易捐献质子。这种特性使其能够与其他分子形成强键，使其成为形成新粒子的高效成核点。H2SO4 是在大气中通过氧化二氧化硫 (SO2) 而产生的，二氧化硫是工业活动和自然界中常见的污染物。H2SO4 的丰度使其成为 NPF 的易得前体。H2SO4 分子可以与其他分子（例如水和氨）形成稳定的簇。这些簇可作为较大粒子生长的初始构建块。H2SO4 分子的极性使它们能够吸引并与其他极性分子结合，促进粒子的生长

这项研究强调了其他分子（例如有机化合物和胺）在 NPF 过程中的重要性，以及这些分子与硫酸之间的复杂相互作用。

总之，虽然硫酸是许多 NPF 事件的基本组成部分，但大气化学的复杂性和各种分子的相互作用使 NPF 成为一个多面且动态的过程。

三、思考

在成核过程中，碘酸、硫酸和其他大气成分之间具体的分子水平相互作用是什么？不同的有机化合物如何与这些无机物质相互作用从而影响 NPF 速率？卤素自由基在含碘粒子的形成和生长中起什么作用？

NPF 机制和速率在不同海洋区域（例如沿海、公海、极地）有何变化？当地环境因素（如温度、湿度和污染物浓度）对不同地区的NPF有何影响？

碘介导的 NPF 过程如何影响云的形成、降水和辐射强迫？这些过程对于气候模型和未来气候预测有何影响？

这些有趣的问题旨在激发你的思考，助你更深入地理解，希望能为你带来新的启示和帮助~~~

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