Исследование гетерогенного захвата молекул NO2 поверхностью соли NaBr.. Московский физико-технический институт (государственный университет). МФТИ (ГУ)

Д. В. Шестаков, Р. Г. Реморов, Ю. М. Гершензон

Московский физико-технический институт

Институт химической физики им. Н. Н. Семёнова РАН.

Химические реакции с участием морских аэрозолей могут оказывать значительное влияние на окислительные процессы в морской и прибрежной тропосфере. В настоящее время эти реакции являются объектом повышенного интереса в связи с тем, что они могут генерировать фотоактивные молекулы галогенов. Генерация таких соединений в атмосфере морских и прибрежных районов связана, в первую очередь, с реакциями окислов азота ( $NO_2$ , $NO_3$ , $N_2O_5$ ) с солями NaCl и NaBr, которые являются основными в составе морского аэрозоля.

Несколько научных групп исследовали реакцию $NO_2$ с NaCl при достаточно высоких концентрациях $NO_2$ ( $10^{14}-10^{16} см^{-3}$ ). Было обнаружено, что в результате реакции образуется ClNO, при этом кинетика реакции описывается уравнением второго порядка. В работе [1] было предположено, что реакция протекает через образование $N_2O_4$ в газовой фазе, при этом вероятность гетерогенного захвата $N_2O_4$ была $\sim10^{-4}$ . В природных условиях концентрации $NO_2$ не достаточны для образования $N_2O_4$ , и в работе [2] было предложено, что влиянием реакции $NO_2$ c морским аэрозолем на генерацию газофазных галогенсодержащих соединений можно пренебречь. Однако, все эти исследования были проведены при концентрациях $NO_2$ , превышающих реальные атмосферные концентрации в $10^4-10^7$ раз.

Насколько нам известно, измерение реакционного захвата $NO_2$ поверхностью NaBr прежде не проводилось. В настоящей работе мы исследовали гетерогенный захват молекул $NO_2$ поверхностью соли NaBr при концентрациях $NO_2$ $10^{10}-6*10^{10} см^{-3}$ , которые близки к реальным концентрациям урбанизированных и загрязнённых прибрежных зон. Мы провели изучение влияния паров воды на вероятность гетерогенного захвата (концентрацию воды варьировали в диапазоне $10^{15}-10^{17} см^{-3}$ ). Исследования выполнили в коаксиальном реакторе с подвижной вставкой, покрытой солью NaBr. Детектирование $NO_2$ проводили методом матричной изоляции в резонаторе с использованием спектрометра ЭПР.

Установлено, что в отсутствие паров воды (фоновая концентрация была меньше $10^{12} см^{-3}$ ) вероятность гетерогенного захвата $NO_2$ поверхностью NaBr не превышает 10-7. При введении паров воды вероятность гетерогенной гибели g растет до $10^{-4}-10^{-5}$ при [H2O] = $10^{17} см^{-3}$ .

Гетерогенный захват $NO_2$ солью NaBr при низких концентрациях воды является несущественным для химии тропосферы. Однако, в условиях, близких к условиям прибрежной морской загрязненной тропосферы, когда концентрация $NO_2$ может составлять $10^9-10^{10} см^{-3}$ и концентрация воды больше, чем $10^{17} см^{-3}$ , вероятность гетерогенного захвата превышает $10^{-5}$ . Оценки показывают, что в этом случае гетерогенная реакция $NO_2$ с NaBr может давать заметный вклад в образование бромсодержащих соединений.

Литература .

R. Voght R., B. J. Finlayson-Pitts , J.Phys.Chem., 1995, v.99, 13052.
B. J. Finlayson-Pitts et al., J.Phys.Chem., 1997, 101, 1277.