科研进展

广州地化所研究生发表大气环境与水潮解研究成果

  

  中国科学院大学科创项目面向有潜力的本科生,资助他们进入中科院院所进行实习和早期科研技能培训,该项目在中科院广州地球化学研究所实施两年多来取得了重要进展。

  近期,基于在本科实习和研究生入学后第一学期的科研工作,经广州地化所有机地球化学国家重点实验室大气环境与空气污染学科组唐明金研究指导,2017级直博生顾文君同学和2017级硕士生贾小红同学作为第一作者在Atmospheric Measurement Techniques、RSC Advances和ACS Earth and Space Chemistry上共发表SCI论文3篇。

  大气颗粒物的吸湿性在很大程度上决定了其环境和气候效应,但是目前仍缺乏能够准确测定非球形颗粒物吸湿性的技术。在导师唐明金研究员的指导下,顾文君和贾小红开发了基于热重分析仪研究不同温度下大气颗粒物吸湿性的方法。研究结果表明,该方法可以准确测定不同温度下常见大气颗粒物的潮解点(潮解发生时的相对湿度)和吸湿增长因子(图1),相关结果由Atmospheric Measurement Techniques发表。这种新的实验方法在很大程度上填补了目前大气颗粒物吸湿性测量技术的空白。

  火星大气极度干燥,纯净液态水不能稳定存在。目前一些研究认为,火星土壤中所含的高氯酸盐能够在相对湿度远低于100%时通过吸收大气中的水蒸气发生潮解从而形成稳定的溶液;然而,目前对代表性高氯酸盐吸湿性的认识还非常有限。顾文君和贾小红等人使用上述实验方法系统研究了高氯酸钾、四水合高氯酸钙、无水高氯酸镁、六水合高氯酸镁、无水高氯酸钠和一水合高氯酸钠在不同温度下的相变和吸湿性。相关研究结果由RSC Advances和ACS Earth and Space Chemistry发表,该项研究对认识火星的水循环可能具有重要意义。

  上述成果都启始于中国科学院大学生创新实践训练计划,几位同学都是在本科阶段获得国科大科创项目资助,来到广州地化所有机地球化学国家重点实验室工作,得益于良好的科研平台与科研氛围,很快进入科研一线,掌握相关领域前缘,取得了可喜的进展,成为了研究所主要研究力量。

  这些研究也同时得到中国科学院“率先行动”百人计划和国家自然科学基金委重大研究计划培育项目的资助。此外,中国地质大学(武汉)本科三年级学生唐钰婧同学在2017年暑期科研实习期间对部分研究内容有重要贡献,并且是由ACS Earth and Space Chemistry发表的文章的第五完成人。

 

  图1:不同温度(5-30 oC)下本研究所测定的潮解点与文献值的对比。

  文章信息:

  Gu, W. J., Li, Y. J., Zhu, J. X., Jia, X. H., Lin, Q. H., Zhang, G. H., Ding, X., Song, W., Bi, X. H., Wang, X. M., and Tang, M. J.: Investigation of water adsorption and hygroscopicity of atmospherically relevant particles using a commercial vapor sorption analyzer, Atmos. Meas. Tech., 10, 3821-3832, 2017.

  https://www.atmos-meas-tech.net/10/3821/2017/

  Gu, W. J., Li, Y. J., Tang, M. J., Jia, X. H., Ding, X., Bi, X. H., and Wang, X. M.: Water uptake and hygroscopicity of perchlorates and implications for the existence of liquid water in some hyperarid environments, RSC Adv., 7, 46866-46873, 2017.

  http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ra/c7ra08366a#!divAbstract

  Jia, X. H., Gu, W. J., Li, Y. J., Cheng, P., Tang, Y. J., Guo, L. Y., Wang, X. M., and Tang, M. J.: Phase transitions and hygroscopic growth of Mg(ClO4)2, NaClO4, and NaClO4∙H2O: implications for the stability of aqueous water in hyperarid environments on Mars and on Earth, ACS Earth Space Chem., 10.1021/acsearthspacechem.7b00143, 2018.

  http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsearthspacechem.7b00143