新发现质疑当前对地球硫循环的理解

时间：2021-08-31 10:52:03 来源：

在莱比锡的TROPOS进行的自由射流实验的实验室设置，可以研究大气条件下氧化反应的早期阶段，而壁不会影响反应行为。

一个国际研究团队能够在实验室中实验性地显示出大气中最大天然硫源的全新反应途径。

来自莱布尼兹对流层研究所（TROPOS），因斯布鲁克大学和奥卢大学的研究小组目前在《物理化学快报》上报道了有关二甲基硫醚（DMS）的新降解机理的研究，该机理主要是由海洋。新发现表明，尚未正确理解地球硫循环中的重要步骤，因为它们使以前基于DMS的二氧化硫（SO2），甲磺酸（MSA）和羰基硫（OCS）的形成途径受到质疑。退化，这通过形成自然粒子和云层而强烈影响地球的气候。

在实验室研究中，莱比锡的TROPOS使用了自由喷射流系统，该系统可以研究大气条件下的氧化反应，而不会干扰壁面效应。反应产物用最先进的质谱仪使用不同的电离方法进行测量。对二甲基硫醚（DMS; CH3SCH3）降解过程的研究表明，该过程主要通过两步自由基异构化过程进行，在该过程中，HOOCH2SCHO与羟基自由基一起形成了稳定的中间产物。

气溶胶和由此产生的云的贡献仍然是气候模型中最大的不确定性。与二氧化碳等温室气体相比，云的形成过程要复杂得多且难以建模。

关于这种反应途径的理论猜测已有四年了，但是德国-奥地利-芬兰团队才能够证明这一点。负责研究的TROPOS的Torsten Berndt博士说：“最佳反应条件和高度灵敏的检测方法之间的相互作用使我们几乎可以直接观察反应系统。”与传统的一氧化氮（NO），氢过氧（HO2）和过氧自由基（RO2）的双分子自由基反应相比，新的反应途径明显更快。“对中间体HOOCH2SCHO的降解的进一步研究有望使我们更加清楚其形成途径，尤其是二氧化硫（SO2）和羰基硫（OCS）的形成通道，” Berndt继续谈到即将进行的研究。

二甲基硫醚（DMS）是一种含硫的有机气体，几乎遍布于各处：例如，细菌的降解产物是人类口臭的一部分。另一方面，在海洋中的分解过程中产生和排出的大量DMS对于气候很重要：每年估计有10至3500万吨的海水释放到大气中。因此，DMS是大气中最大的自然硫源。

由于其与羟基自由基的反应，从SO2和甲磺酸（MSA）开始形成了硫酸（H2SO4），这在海洋中天然颗粒（气溶胶）和云的形成中起着重要作用。羰基硫醚（OCS）也很重要，因为它在大气中的低反应性使其可以混入平流层，在平流层中它有助于形成硫酸气溶胶，从而有助于地球大气层的冷却。

有关DMS降解途径的新发现有助于提高有关天然气溶胶形成的知识。气溶胶和由此产生的云的贡献仍然是气候模型中最大的不确定性。与二氧化碳等温室气体相比，云的形成过程要复杂得多且难以建模。

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参考：T. Berndt，W. Scholz，B. Mentler，L.Fischer，EH Hoffmann，A.Tilgner，N.Hyttinen，NL Prisle，A，“ OH自由基与二甲基硫的反应中的快速过氧自由基异构化和OH循环” Hansel和H.Herrmann，2019年10月7日，《物理化学快报》。
10.1021 / acs.jpclett.9b02567

这项研究是由欧洲研究理事会（ERC），欧盟研究与创新框架计划（Horizon-2020项目SURFACE（717022）和MSCA计划（764991））和芬兰科学院（308238＆31475）共同进行的。

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