Механизм захвата O₃ на компоненте MgCl₂ · 6H₂O морской соли

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследован захват O₃ на компоненте MgCl₂ · 6H₂O морской соли при T = 254 и 295 К в диапазоне [O₃] = 2.5 · 10¹³–1.6 · 10¹⁴ cм⁻³ с использованием проточного реактора с подвижной вставкой и масс-спектрометрической регистрации. Получена временна́я зависимость коэффициента захвата озона при различных концентрациях O₃ в диапазоне относительной влажности от нуля до 24%. Методом математического моделирования, исходя из формы зависимости коэффициента захвата и его временно́го спада от концентрации озона, установлен механизм захвата и сделана оценка элементарных кинетических параметров, на основании которых можно экстраполировать временно́е поведение коэффициента захвата к условиям тропосферы при произвольных концентрациях озона. Захват озона при комнатной температуре происходит по механизму реакции адсорбированной молекулы на поверхности субстрата. Механизм включает стадию обратимой адсорбции, образование адсорбированного комплекса и его последующий мономолекулярный распад с выходом в газовую фазу молекулярного хлора. При низких температурах захват протекает через рекомбинацию по реакционному механизму Или–Ридила: он включает в себя обратимую адсорбцию, образование поверхностного комплекса, его реакцию с молекулой озона из газовой фазы и выходом в газовую фазу молекулы кислорода. Образование хлора при этом не происходит. Зависимости коэффициента захвата от относительной влажности в диапазоне ее значений от 0 до 24% при Т = 254 К не обнаружено.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Зеленов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: v.zelenov48@gmail.com
Россия, Москва

Е. В. Апарина

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: v.zelenov48@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Shinozuka Y., Clarke A.D., Howell S.G. et al. // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. P. D24201; https://doi.org/10.1029/2004JD004975
  2. Bondy A.L., Wang B., Laskin A. et al. // Environ. Sci. Technol. 2017. V. 51. P. 9533; https://doi.org/10.1021/acs.est.7b02085
  3. Liu S., Liu C.-C., Froid K.D. et al., // PNAS. 2020. V. 118. № 9. P. e2020583118; https://doi.org/10.1073/pnas.2020583118
  4. Liao H., Chen W.-T., Seinfeld J.H. // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. P. D12304; https://doi.org/10.1029/2005JD006852
  5. Vignati E., Facchini M.C., Rinaldi M. et al. // Atmos. Environ. 2010. V. 44. P. 670; https://doi.org/10.1016/atmosenv.2009.11.013
  6. Su B., Wang T., Zhang G. et al. // Atmos. Environ. 2022. V. 290. P. 119365; https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2022.119365
  7. Jaeglé L., Quinn P.K., Bates T.S. et al. // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11. P. 3137; https://doi.org/1010.5194/acp-11-3137-2011
  8. Quinn P.K., Coffman D.J. // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. P. D16575; https://doi.org/10.1029/97JD03757
  9. Bates T.S., Quinn P.K., Coffman D.J. et al., // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. D20767; https://doi.org/10.1029/2000JD900578
  10. Spada M., Pérez Garcia-Pando C., Janjic Z., Baldasano J.M. // Atmos. Environ. 2015. V. 101. P. 41; http://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2014.11.019
  11. Piazzola J., Despiau S. //J. Aerosol Sci. 1997. V. 28. P. 1579; https://doi.org/10.1016/S0021-8502(97)00020-7
  12. Murphy D.M., Froyd K.D., Bian H. et al., // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19. P. 4093; https://doi.org/10.5194/acp-19-4093-2019
  13. Bian H., Froyd K., Murphy P.M. et al. // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19. P. 10773; https://doi.org/10.5194/acp-19-10773-2019
  14. Deuzé J.L., Herman M., Goloub P. et al. // Geophys. Res. Lett. 1999. V. 26. P. 1421; https://doi.org/10.1029/1999GL900168
  15. Feng L., Shen H., Zhu Y. et al., // Sci. Rep. 2017. V. 7. P. 41260; https://doi.org/10.1038/srep41260
  16. Никольский Б.П. Справочник химика. М: ГНТИ хим. лит-ры, 1966.
  17. Finlayson-Pitts B.J. // Chem. Rev. 2003. V. 103. P. 4801; https://doi.org/10.1021/cr020653t
  18. Rossi M.J. // Chem. Rev. 2003. V. 103. P. 4823; https://doi.org/10.1021/cr020507n
  19. Abbatt J.P.D., Waschewsky G.C.G. // J. Phys. Chem. 1998. V. 102. P. 3719; https://doi.org/10.1021/jp980932d
  20. Ларин И.К., Алоян А.Е., Ермаков А.Н. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 5. С. 86; https://doi.org/10.31857/S0207401X21050095
  21. Sander E., Crutzen P.J. // J. Geophys. Res. 1996. V. 101. P. D9121; https://doi.org/10.1029/95JD03793
  22. Lehler E., Hönninger G., Platt U. // Atmos. Chem. Phys. 2004. V. 4. P. 2427; https://doi.org/10.5194/acp-4-2427-2004
  23. Cao L., Fan L., Li S., Yang S. // Atmos. Chem. Phys. 2022. V. 22. P. 3875; https://doi.org/10.5194/acp-22-3875-2022
  24. Womack C.C., Chace W.S., Wang S. et al. // Environ. Sci. Technol. 2023. V. 57. P. 1870; https://doi.org/10.1021/acs.est.2c05376
  25. Keene W.C., Stutz J., Pszenny A.A.P. et al. // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. P. D10S12; https://doi.org/10.1029/2006JD007689
  26. Pechtl S., von Glasow R. // Geophys. Res. Lett. 2007. V. 34. P. L11813; https://doi.org/10.1029/2007GL029761
  27. Oum K.W., Lakin M.J., DeHaan D.O. et al. // Science 1998. V. 279. P. 74; https://doi.org/10.1126/science279.5347.74
  28. Евстафьева Е.В., Лапченко В.А., Макарова А.С. и др. // Хим. физика. 2019. Т. 38. № 11. С. 42; https://doi.org/10.1134/S0207401X19110037
  29. Shi W., Sun Q., Du P. et al. // Environ. Sci. Technol. 2020. V. 54. P. 2859; https://doi.org/10.1021/acs.est.9b05978
  30. Jacob D.J. // Atmos. Environ. 2000. V. 34. P. 2131; https://doi.org/10.1016/S1352-2310(99)00462-8
  31. Monks P.S., Archibald A.T., Colette A. et al. // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15. P. 8889; https://doi.org/10.5194/acp-15-8889-2015
  32. Andersen S.T., Nelson B.S., Read K.A. et al. // Atmos. Chem. Phys. 2022. V. 22. P. 15747; https://doi.org/10.5194/acp-22-15747-2022
  33. Ларин И.К. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 5. С. 37; https://doi.org/10.31857/S0207401X22050089
  34. Cristofanelli P., Putero D., Bonasoni P. et al. // Atmos. Environ. 2018. V. 177. P. 54; https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2018.01.007
  35. Derwent R.G., Parrish D.D. // Atmos. Environ. 2022. V. 286. P. 119222; https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2022.119222
  36. Sun L., Xue L., Wang Y. et al. // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19. P. 1455; https://doi.org/10.5194/acp-19-1455-2019
  37. Riley M.L., Watt S., Jiang N. // Atmos. Environ. 2022. V. 281. P. 119143; https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2022.119143
  38. Nussbaumer C., Cohen R.C. // Environ. Sci. Technol. 2020. V. 54. P. 15652; https://doi.org/10.1021/acs.est.0c04910
  39. Yusoff M.F., Latif M.T., Juneng L. et al. // Atmos. Environ. 2019. V. 207. P. 105; https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2019.03.023
  40. Gong C., Liao H. // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19. P. 13725; https://doi.org/10.5194/acp-19-13725-2019
  41. Wang W., Yuan B., Peng Y. et al. // Atmos. Chem. Phys. 2022. V. 22. P. 4117; https://doi.org/10.5194/acp-22-4117-2022
  42. Alebic-Juretic A., Cvitas T., Klasinc L. // Environ. Monitor. Assess. 1997. V. 44. P. 241; https://doi.org/10.1023/A:1005788624410
  43. Oum K.W., Lakin M.J., Finlayson-Pitts B.J. // Geophys. Res. Lett. 1998. V. 25. P. 3923; https://doi.org/10.1029/1998GL900078
  44. Hirokawa J., Onaka K., Kajii Y., Akimoto H. // Geophys. Res. Lett. 1998. V. 25. P. 2449; https://doi.org/10.1029/98GL01815
  45. Mochida M., Hirokawa J., Akimoto H. // Geophys. Res. Lett. 2000. V. 27. P. 2629; https://doi.org/10.1029/1999GL010927
  46. Sadanaga Y., Hirokawa J., Akimoto H. // Geophys. Res. Lett. 2001. V. 28. P. 4433; https://doi.org/10.1029/2001GL013722
  47. Зеленов В.В., Апарина Е.В., Чудинов А.В., Каштанов С.А. // Хим. физика. 2010. Т. 29. № 5. С. 39.
  48. Зеленов В.В., Апарина Е.В. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 1. С. 73; https://doi.org/10.31857/S0207401X23010144
  49. Laidler K.J. Chemical kinetics. 2nd ed. New York: McGraw-Hill, 1965.
  50. Utter R.G., Burkholder J.B., Howard C.J., Ravishankara A.R. // J. Phys. Chem. 1992. V. 96. P. 4973; https://doi.org/10.1021/j100191a045
  51. Moreno C., Baeza-Romero M.T. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2019. V. 21. P. 19835; https://doi.org/10.1039/c9cpo3430g
  52. Ивлиев Л.С. // Химический состав и структура атмосферных аэрозолей. Л.: Лен. Университет, 1982.
  53. Brasseur G., Solomon S. // Aeronomy of the Middle Atmosphere. 3rd ed. Dordrecht, Netherlands: Springer, 2005.
  54. Kolb C.E., Cox R.A., Abbatt J.P.D., Ammann M., Davis E.J. et al. // Atmos. Chem. Phys. 2010. V. 10. P. 10561; https://doi.org/10.5194/acp-10-10561-2010
  55. Зеленов В.В., Апарина Е.В. // Хим. физика 2021. Т. 40. № 10. С. 76; https://doi.org/10.31857/S0207401X21100137

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изменение концентрации реагента O₃ в реакторе при введении в него подвижного стержня с покрытием из MgCl₂ · 6H₂O. Условия захвата O₃: [O₃] = 8 · 10¹³ см⁻³, Т = 295 К, давление p = 5 Торр, ΔL = 30 см, средняя скорость потока гелия u = 45 см · с⁻¹. Светлые символы – измеряемая концентрация O₃ при периодическом удалении стержня с покрытием из зоны контакта; темные символы – концентрация O₃ при введенном стержне в зону реакции.

Скачать (97KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Времязависимый коэффициент захвата О₃ (символы), рассчитанный из данных рис. 1 по формуле (1); сплошная кривая – аппроксимация по формуле (2) с параметрами из табл. 1.

Скачать (72KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость параметра γᵣ времязависимого захвата O₃ на покрытии из MgCl₂ · 6H₂O при T = 295 K от [O₃]: символы – экспериментальные данные из табл. 1, сплошная прямая – аппроксимация по формуле (3) с параметрами γᵣ,ₘₐₓ и KL из табл. 3.

Скачать (60KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость параметра τ⁻¹ времязависимого захвата O₃ на покрытии из MgCl₂ · 6H₂O при T = 295 K от [O₃]: символы – экспериментальные данные из табл. 1, сплошная прямая – аппроксимация по формуле (4) с параметрами KL и kᵣ из табл. 3.

Скачать (61KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость параметра γᵣ времязависимого захвата O₃ на покрытии из MgCl₂ · 6H₂O при T = 254 K от [O₃]: символы – экспериментальные данные из табл. 2, сплошная прямая – аппроксимация по формуле (6) с параметрами γᵣ,ₘₐₓи KL из табл. 3.

Скачать (60KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость параметра τ⁻¹ времязависимого захвата O₃ на покрытии из MgCl₂ · 6H₂O при T = 254 K от [O₃]: символы – экспериментальные данные из табл. 2, сплошная прямая – аппроксимация по формуле (7) с параметрами KL и kᵣ из табл. 3

Скачать (57KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».