Tät, disig dimma som kännetecknas av relativt hög luftfuktighet, låg sikt och extremt hög PM2.5 har varit en huvudvärk för många megastäder, inklusive de på det kinesiska fastlandet. Bland föroreningar som är mindre än 2,5 mikron i diameter (PM2,5), luftburet sulfat är en av de vanligaste komponenterna i dimmig luftförorening som bildas atmosfäriskt via oxidation av svaveldioxid (SO ₂ ).

Även om sambandet mellan reaktant-produkt mellan svaveldioxid och luftburen sulfatbildning är allmänt känt, de komplexa oxidanterna och mekanismerna som möjliggör denna omvandling är det inte. Särskilt, Kväveoxidernas roll i sulfatproduktionen är oklar. Att hantera sulfatföroreningar har förföljt både forskare och regeringar, Det produceras inte direkt från föroreningskällor, till skillnad från kväveoxider, som tydligt släpps ut från fordonsavgaser och förbränning av fossila bränslen inklusive kol, diesel och naturgas. Detta är den första studien som systematiskt undersöker kväveoxidernas många roller för att påverka oxidanter som möjliggör denna uppsättning kemiska reaktioner.

I samarbete med California Institute of Technology, en forskargrupp ledd av prof. YU Jianzhen, Professor vid HKUST:s institution för kemi och avdelning för miljö och hållbarhet, identifierade tre bildningsmekanismregimer som motsvarar de tre distinkta roller som kväveoxider spelar i sulfatproduktion beroende på den kemiska omgivningen. Under lågt NO _x betingelser, NEJ _x katalyserar kretsloppet av hydroxylradikaler, en effektiv oxidant av SO ₂ , och främjar således bildningen av sulfat. Under extremt högt NO _x nivåer som är vanliga i dis-dimma, NEJ _x typer fungerar som dominerande oxidanter av SO ₂ och därmed också främja bildningen av sulfat. Men i en miljö med medelhög NO-nivå _x , kvävedioxid (en medlem av NO _x familj) skulle faktiskt fungera som en sänka för hydroxylradikaler, som undertrycker oxidationen av svaveldioxid och därmed hämmar sulfatbildningen.

Dessa fynd indikerar att för att minska sulfatnivåerna i mycket förorenade dis-dimma förhållanden, medkontroll av SO ₂ och nej _x utsläpp är nödvändigt. Dock, sedan NEJ _x skulle hämma sulfatbildning när dess utsläpp är medelhöga, undertrycker NEJ _x i en sådan miljö skulle alltså få upp sulfatnivåerna i luften.

"Eftersom sulfat bildas atmosfäriskt och inte kan kontrolleras direkt, vi måste rikta in oss på dess prekursorkomponenter (som svaveldioxid och kväveoxider). Effektiv minskning av sulfathalten i luften är beroende av kunskap om det kvantitativa sambandet med dess prekursorer. Detta arbete lägger den konceptuella ramen för att avgränsa förhållandet mellan sulfat och en uppsättning av dess kontrollerbara prekursorer, kväveoxider (NO _x )—den låga och extremt höga koncentrationen av NO _x både kan driva upp produktionen av sulfat. Politikerna bör vara uppmärksamma på när de försöker kontrollera utsläppen av NO _x , " förklarade Prof. Yu.

Eftersom sulfat är en av huvudkomponenterna som leder till disbildning och surt regn, denna studie lade grunden för att formulera mer effektiva åtgärder för att inrikta sig på denna stora förorening som är involverad i sådana händelser – som inte bara blockerar utsikten eller gör vattenmiljöerna surare, men också äventyra människors hälsa. Med större förståelse och bättre kontroll, detta kommer att leda till förbättrad luftkvalitet och bättre skydd av folkhälsan och ekologiska system som helhet.

Teamets resultat publicerades nyligen i den vetenskapliga tidskriften Naturgeovetenskap .