论文概要：氯自由基(Cl·)作为重要的日间大气氧化剂，在挥发性有机化合物(VOCs)氧化和二次污染物形成过程中发挥着关键作用。传统研究认为，硝酰氯(ClNO2)、氯气(Cl2)和氯化溴(BrCl)是主要的Cl·前体物。然而，目前对Cl·前体物的识别并不全面。次氯酸(HOCl)作为一种潜在的Cl·前体物，其在大气化学中的作用机制尚待深入研究。并且，目前尚未在城市大气中开展系统的HOCl观测研究，这限制了我们对其生成机制和大气化学影响的全面理解。为填补这一研究空白，本研究于2022年秋季在中国东南沿海城市厦门开展了HOCl及相关参数的系统观测。这是首次在沿海城市大气中进行HOCl的外场观测研究。观测结果显示，研究区域频繁出现日间高浓度HOCl事件。基于外场观测数据，我们结合机器学习模型识别了影响HOCl浓度的关键因子。结果表明，HOCl的生成主要受Cl2、O3、硝酸盐和气溶胶铁等关键因素的调控。具体而言，在O3存在的条件下，Cl2光解、硝酸盐光解以及气溶胶铁的光化学过程通过ClO和HO2·的反应，共同促进了日间HOCl的生成。HOCl光解生成的OH·和Cl·通过氧化VOCs促进ROx·(OH·、HO2·和RO2·)的生成，显著增强了O3的生成效率，从而大幅提升了大气氧化能力。本研究不仅揭示了HOCl在沿海城市大气中的重要作用，还深化了对HOCl生成和消耗过程的理解。这些发现为理解沿海城市大气光化学过程提供了新的见解。
日间HOCl的生成机制及其对大气氧化性的影响示意图
核心PI
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中国科学院 |
1、2015年01月-2018年12月：国家自然科学基金委员会-福建省人民政府促进海峡两岸科技合作联合基金项目—海峡西岸城市群灰霾的生成、消散与防控机制(NO: U1405235)；
2、2016年01月-2019年12月：国家自然科学基金面上项目—沿海气溶胶对大气汞形态分布特征的影响机制研究；
3、2016年07月-2020年06月：国家重点研发计划项目课题—近海地基高分辨率观测与数据集成技术(2016YFC0200501)；
4、2017年01月-2019年12月：中国科学院创新交叉团队区域“大气二次有机气溶胶创新交叉团队”人才项目(NO: CASIIT201616)；
5、2012年01月-2016年12月：中国科学院战略性先导科技专项(B类，灰霾的追因和控制)课题—活性焦多污染物协同控制技术(NO: XDB05050500)；
6、2014年06月-2015年12月：中国科学院重点部署课题—长三角地区大气灰霾强化观测研究(NO: KJZD-EW-TZ-G06-02)；
7、2015年04月-2018年04月：福建省科技计划工业引导性重点项目—烟气脱硝催化剂再生关键技术研究(NO: 2015H0043)；
文章信息：
上述研究成果发表于国际期刊《Environmental Science & Technology》上。中国科学院城市环境研究所博士生陈高杰为论文第一作者，陈进生研究员与范晓龙助理研究员为共同通讯作者。本研究受到国家自然科学基金(U22A20578、72361137007和42175084)、国家重点研发计划(2022YFC3700304)等项目支持。
论文信息：Gaojie Chen, Xiaolong Fan, Shaocai Yu, Yee Jun Tham, Ziyi Lin, Xiaoting Ji, Lingling Xu, Jinsheng Chen. HOCl Formation Driven by Photochemical Processes Enhanced Atmospheric Oxidation Capacity in a Coastal Atmosphere. Environmental Science & Technology, March 6, 2025. https://doi.org/10.1021/acs.est.5c01363
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