7.6.1.2 HO·自由基在大气中的生成和清除反应
在高层大气中HO·生成反应为:
在未污染对流层中HO·生成的主要途径是
O(1D) H2O→2HO·
在实验室中通常以如下两种反应途径获取HO·自由基:
或H2→2H·(低压条件下)
H· NO2→HO· NO
HO·在对流层中自然发生的各种生成反应和消除反应归纳如下:
7.6.1.3 HO·自由基与大气中有机物反应
大多数活性氧自由基对脂肪族结构化合物显示出相似的化学行为。但对芳香族和杂环化合物来说,不同的自由基所显示的化学行为也不一样。以HO·为例,活性氧自由基氧化有机物的基本过程约有三类:
(1)H原子转移
HO· CH4→CH3· H2O
(2)在双键上加成
HO· C2H4→HOCH2CH2·
(3)在芳香环上加成:
在反应式(1)中生成碳自由基能进一步发生下列反应
CH3O2· HO2·→CH3OOH O2
HO·自由基对大气中有机物的氧化反应速率可用下式表示:
Rox≈kHO[C][HO·] (7-6)
式中 kHO——氧化反应速率常数;
[C]——大气中被氧化有机物的浓度。
由于HO·在对流层中有相对浓度较高和氧化能力最强等特点,所以在此未考虑其他氧化自由基的作用。由HO·引发的各种有机化合物氧化反应的kHO列于表7-4中。
当需要深入研究某有机物在大气中被氧化的反应速率问题时,应着重考虑下列三个方面:①大气中各种氧自由基或其他氧化剂的种类和浓度;②对象有机分子上某一特定基团被每一种氧化剂氧化的反应速率常数;③氧化过程中每一步的动力学机理。
7.6.1.4 HO·自由基的检测方法
确定大气中HO·自由基浓度的方法有三类,即计算法、化学法、物理法。现分述如下。
1)计算法和化学法
已知大气中下列组分浓度:H2O2、HCHO、H2O、O3、CO、CH4、NO等,并已知温度和太阳辐射强度等参数的条件下,运用大气的光化学模型,可以通过电子计算机计算大气中HO·的浓度。由于上述这些微量组分的准确浓度难以测得,所以人们对通过这样计算而得到结果的准确性也是怀疑的。但将由这种方法所得到的结果作为实验测定方法的佐证,还是具有一定意义的。