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Strong electric field force at the air/water interface drives fast sulfate production in the atmosphere

电场 接口(物质) 生产(经济) 大气(单位) 硫酸盐 领域(数学) 水消毒 环境科学 化学工程 材料科学 环境工程 气象学 物理 冶金 量子力学 工程类 纯数学 宏观经济学 肺表面活性物质 吉布斯等温线 数学 经济
作者
Yangyang Liu,Qiuyue Ge,Tao Wang,Ruifeng Zhang,Kejian Li,Kedong Gong,Lifang Xie,Wei Wang,Longqian Wang,Wenbo You,Xuejun Ruan,Zhuocheng Shi,Jin Han,Runbo Wang,Hongbo Fu,Jianmin Chen,Chak K. Chan,Liwu Zhang
出处
期刊:Chem [Elsevier BV]
卷期号:10 (1): 330-351 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.chempr.2023.09.019
摘要

Summary

How tiny aqueous aerosol droplets significantly accelerate the atmospheric multiphase reaction remains an open question. Here, we show both experimental and theoretical evidence that the strong electric field at the air/water interface of aerosol particles can be an important driving force contributing to the fast oxidation of SO2-forming sulfate. We mapped out the spatial surface enrichment of sulfate in nitrate microdroplets using 2D laser confocal Raman microscopy and molecular dynamics (MD) simulations. Strong electric fields up to ∼1 × 108 V cm−1 are determined for the aerosol air/water interface, thus highlighting an important role of electrostatic force in atmospherically relevant chemistry. The detailed SO2 oxidation reaction mechanism triggered by the electric field was further elucidated by density functional theory (DFT) calculations. Overall, this work provides a new perspective, we think, about chemical reactions in the atmosphere and may potentially change the framework of current knowledge concerning the atmospheric chemical process.
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