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李浩——2020年度中国颗粒学会优秀博士学位论文奖获得者

发布时间:2021年1月8日 来源:中国颗粒学会

 

人物简介

李浩,中国科学院生态环境研究中心博士后,特别研究助理。

研究领域:大气气溶胶均相与非均相化学反应机制。

2019年6月于北京理工大学取得博士学位,师从张秀辉教授,博士期间在美国内布拉斯加大学林肯分校进行为期一年的联合培养。目前在中国科学院生态环境研究中心做博士后,任特别研究助理,合作导师为贺泓院士。

现主持国家自然科学青年科学基金项目、中国科学院特别研究助理资助项目、中国博士后科学基金特别资助项目、中国博士后科学基金面上资助项目,迄今为止发表十篇SCI论文,包括JACS、Angew、Chemosphere、Atmospheric Environment等学术期刊。

 

获奖论文简介

论文题目:几类重要大气物种参与硫酸-二甲胺成核机制的理论研究

指导教师:张秀辉

学位授予单位:北京理工大学

 

内容简介:

新粒子形成是大气中气溶胶颗粒物和云凝结核的重要来源,对区域空气质量和全球气候有重大影响。气溶胶成核阶段是新粒子形成的关键阶段,硫酸通常被认为是成核过程中最关键的前体物,而碱性物质二甲胺可有效促进硫酸成核,但硫酸-二甲胺成核机制只能解释部分地区的新粒子形成事件。此外,由于大气环境的复杂多变和实验过程中关键技术的限制,其它可能参与硫酸-二甲胺成核的物质的种类及参与机制至今尚不清楚。

 

本论文采用量子化学计算与大气团簇动力学模型模拟相结合的方案,系统研究了不同大气条件下,几类重要大气物种参与的硫酸-二甲胺成核机制。研究结果不仅为揭示几类重要大气物种在气溶胶新粒子成核过程中的作用机制提供了重要的理论依据,而且为建立气溶胶成核模型,解决污染地区可吸入颗粒物增多、雾霾频发等环境问题提供了理论线索。

 

主要创新点如下:

1. 在不同大气温度和湿度条件下,研究了以乳酸为代表的羟基羧酸类物质参与的乳酸-硫酸-二甲胺-水多元体系中成核团簇的形成机制。发现乳酸的加入增强了硫酸-二甲胺-水成核团簇的形成速率,且其增强强度随乳酸分子浓度的升高而增大,随温度和相对湿度的降低而增大。此外,还发现乳酸在团簇的形成过程中扮演着类似催化剂的角色,即其以先结合成核前体分子形成大团簇后再蒸发出去的方式参与团簇的增长。相应路径对团簇增长的贡献随乳酸浓度、温度和相对湿度的升高而增加。

 

2. 研究了以羟甲基磺酸为代表的羟基磺酸类物质参与的羟甲基磺酸-硫酸-二甲胺三元体系中成核团簇的形成机制。结果表明,相同条件下羟甲基磺酸分子对硫酸-二甲胺成核团簇形成速率的增强作用强于乳酸。且上述增强作用随羟甲基磺酸浓度的增加而增加,随硫酸浓度的增加而降低,随二甲胺浓度的增加先增加后降低。此外,与乳酸不同,羟甲基磺酸可直接参与团簇增长,进而对团簇形成做出贡献。研究还发现羟甲基磺酸比已知有促进作用的甲磺酸更具成核潜力。

 

3. 研究了无机酸-氨基磺酸在大气中的形成机制及其参与的氨基磺酸-硫酸-二甲胺三元体系中成核团簇的形成机制。发现在反应物氨自催化下,三氧化硫和氨生成氨基磺酸的反应能垒较低,反应速率常数较高,其与实验结果吻合较好,因此该反应可作为干燥且高氨释放的污染地区三氧化硫的一条重要的损失路径。此外,还发现氨基磺酸可增强硫酸-二甲胺二元体系中成核团簇的形成速率,并以直接参与团簇增长的方式对团簇形成做出贡献。

 

4. 研究了不同大气条件下常见的无机碱-氨气参与的硫酸-二甲胺-氨三元体系中成核团簇的形成机制。结果表明,氨对硫酸-二甲胺团簇成核速率的促进作用受二甲胺浓度和大气温度的影响较大,而受硫酸浓度的影响较小。在远离二甲胺强排放源的区域,氨可有效增强硫酸-二甲胺成核团簇的形成速率,并以直接参与团簇增长的方式对团簇形成做出贡献。此外,还发现低温下,氨参与的路径对团簇形成的贡献更大。

 

优秀博士学位论文奖

奖项介绍

为推动中国颗粒学及其相关领域的科技进步,调动青年科技工作者的积极性和创造性,促进青年人才成长,中国颗粒学会特设立“中国颗粒学会优秀博士学位论文奖”。

 

旨在奖励在攻读博士学位期间,在颗粒学及其相关领域的基础研究或应用研究中取得突出进展的优秀青年科技人才。

 

申报条件

1. 在颗粒学及其相关科学前沿取得突出进展,研究成果达到国际同类领域先进水平,或研发成果具有突出的应用价值;

2. 论文成果主要内容已在重要学术期刊上发表;

3. 论文作者在评选年度以前的三个学年度内、在国内学位授予单位获得博士学位;

4. 论文答辩前已获得副高级(含)以上职称的作者撰写的博士学位论文,以及涉密的博士学位论文,不参加评选;

5. 每篇博士学位论文只可申报 1 次,已申报过的论文不再参加评选。