问题：研究人员发现硫酸铵在大气中的新的全新机制
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时间：2016-02-23 15:59:49 编辑加入/取消收藏订制/取消短消息举报该贴

近日，中国科学技术大学曾晓成教授和美国化学学会前主席
JosephFrancisco院士研究组，通过第一性原理分子动力学模拟研究发现了硫酸
氢铵在大气中一种全新的形成机制。

2015年入冬以来，中国北方严重雾霾天数增多，导致对人体健康的危害加
剧。雾霾颗粒的组成成分非常复杂，其中PM2.5对人体和环境有着严重影响，从
而受到广泛的关注。而铵盐是PM2.5雾霾颗粒的重要组成成分，并有观点认为其
对PM2.5雾霾颗粒的成核起着非常重要的作用。然而由于分子水平上铵盐形成机
理以及微观PM2.5成核机理还不完全清楚，氨气对雾霾颗粒形成的影响并没有受
到广泛关注。因此，研究铵盐形成的微观机理对理解大气中雾霾颗粒的形成机
理，进而为减轻严重雾霾天气提供科学指导有着非常现实而紧迫的意义。

对于铵的硫酸盐在大气中的形成，传统研究观点认为，三氧化硫先与水反应
形成硫酸，再进一步与氨气反应产生铵的硫酸盐。然而在最新研究中，曾晓成和
Francisco小组利用第一性原理分子动力学模拟研究第一次发现，氨气可直接参
与到三氧化硫与水的反应中。他们在模拟中直接观测到氨气分子和三氧化硫分子
在水团簇中自发反应形成硫酸氢铵的过程。在反应过程中，氨气和三氧化硫与水
团簇形成一种特殊的环状结构。该环状结构的形成极大地推动了水分子中氢原子
向氨气分子的转移，从而形成铵根离子。而同时氢氧根则很快与三氧化硫分子结
合形成硫酸氢根。通过进一步反应过渡态搜索，确认了反应路径，他们发现三分
子水团簇中第三个水分子的存在有助于环状结构的形成，而该环状结构能将反应
能垒降至近乎为零，从而大大促进了硫酸氢铵在大气水团簇中的形成速度。曾晓
成和Francisco小组在纳米水滴表面也观测到了同样的反应机理。

这种新型近零势垒反应机理的发现表明，氨气可以直接参与并加速大气中铵
盐的形成，从而对大气中雾霾颗粒的形成也起到至关重要的作用。该理论研究提
出的新型环状结构导致的氢原子转移机制，有望为研究大气云层中的化学反应和
雾霾颗粒的成核机理提供理论模型和指导。

http://www.xianjichina.com/news/details_4809.html

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