近日，中国科学院生态环境研究中心贺泓院士团队在大气活性氯生成机制方面取得重要研究进展，成果以“Spontaneous Chlorine Generation via Interfacial Oxidation of Chloride by O2 on Acidic Microdroplets” 为题，发表于Journal of the American Chemical Society。
大气氯化学对空气质量与全球气候具有重要影响。活性氯物种既可以在平流层与极地边界层内通过催化循环消耗臭氧（O3），也能够促进对流层近地面O3以及二次有机气溶胶的生成；同时还会调控甲烷（CH4）等温室气体的大气寿命。但现有已知的生成途径仍难以完全解释外场观测到的Cl2浓度，预示大气中仍存在未被认知的Cl2生成路径。
针对这一问题，贺泓院士团队联合北京理工大学、北京化工大学和美国宾夕法尼亚大学等多个国内外研究团队，结合实验室研究、分子动力学模拟与外场观测研究，揭示了酸性液滴气-液界面上O2直接氧化氯离子（Cl⁻）自发生成Cl2的全新机制。研究表明，在酸性溶液的气液界面上，H+一方面使Cl-向气液界面富集，提升Cl-与O2的碰撞反应概率；另一方面可降低Cl-与O2之间电子转移的反应能垒，进而推动大气环境条件下气液界面上Cl-的氧化过程。太阳光照作用可将Cl2生成速率进一步提升1-2个数量级。
该机制区别于传统认知中O3、OH等气态强氧化剂氧化Cl-产生Cl2的反应路径，证实了在H+的促进作用下，气-液界面的Cl-可直接活化O2，同步生成气态Cl2与体相OH自由基。研究结果表明，现有大气模式显著低估了活性氯化学对大气氧化性的贡献，凸显了气溶胶气-液界面化学在增强大气氧化能力方面的关键作用。
图 大气Cl2自发生成机制及其环境影响
中国科学院生态环境研究中心博士研究生李舒颖为论文第一作者，马庆鑫研究员、Joseph Francisco教授和贺泓院士为论文通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金（22188102和22225607）和国家重点研发计划（2022YFC3701004）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.6c10175
大气环境与污染控制实验室