环戊烯臭氧化反应瞬变物种产生机制

大气中烯烃臭氧化反应产物是二次有机气溶胶(SOA)形成的重要前体物. 运用自行组建的低温基质隔离系统研究环戊烯臭氧化反应的瞬变物种产生机制. 采用程序升温方法,将温度从6 K升至115 K,用傅里叶红外光谱仪检测不同温度下生成的活性中间体,并将试验值与理论计算值、文献报道值进行对比,以确定中间体构型. 结果表明:环戊烯臭氧化反应生成的中间体——POZ(初级臭氧化物)、SOZ(二次臭氧化物)和CI(一分子羰基氧化物和一分子醛或酮)被成功检测到. 其中,POZ的特征吸收峰在705和946 cm-1处,对应O—O—O反对称伸缩振动和环变形振动;SOZ特征吸收峰在939 cm-1处,对应C—O伸缩振动;CI的特征吸收峰在1 733和853 cm-1处,分别对应CO伸缩振动和O—O伸缩振动. 据此,环戊烯臭氧化反应遵循Criegee机制. 采用4种量子化学计算方法——B3LYP/6-311++G(d,2p)、B3LYP/6-311++G(3df,3pd)、MP2/aug-cc-pvdz和PW91PW91/6-311++G(3df,3pd),计算POZ、SOZ和CI特征吸收峰的振动频率,其中POZ在705 cm-1处吸收峰的振动频率计算值分别为725、698、703、680 cm-1;SOZ在1 030 cm-1处吸收峰的振动频率计算值分别为1 017、1 018、1 025和993 cm-1;CI在1 733 cm-1处吸收峰的振动频率计算值分别为1 796、1 803、1 732和1 745 cm-1.表明MP2/aug-cc-pvdz计算的特征振动频率与试验值最接近.      

低温基质隔离研究凝聚相中α-蒎烯臭氧化反应过程

来自天然源的VOC与大气中的O₃等氧化剂发生反应,生成的产物可通过凝结、成核或气-粒分配等物理过程转移至颗粒相中,形成二次有机气溶胶(SOA). 采用低温基质隔离系统与程序升温技术(温度从6 K升至室温)相结合,研究了凝聚相中α-蒎烯与O₃反应的瞬变物种,并采用傅里叶红外光谱仪进行检测. 结果表明:POZ(初级臭氧化物)和SOZ(次级臭氧化物)是α-蒎烯与O₃反应的瞬变物种. POZ的红外特征吸收峰位于699和998 cm-1等处,分别对应于OOO不对称伸缩振动峰、C—O伸缩振动和CH₂摇摆振动耦合,与理论计算结果相吻合;SOZ的红外特征吸收峰位于960和1 205 cm-1等处,分别对应于甲基弯曲振动和OCO弯曲振动,与理论计算结果相吻合. 采用与试验值最为接近的B3LYP方法优化输出了POZ和SOZ的构型,二者均为不对称结构. 未检测到CI(Criegee中间体),可能是由于高能态的CI极不稳定且冷头导热效果不好,致使傅里叶红外光谱仪未能捕捉到CI的吸收峰. 对比乙烯、丙烯、环戊烯的臭氧化过程发现,三者均检测到中间产物POZ和SOZ的生成,其中POZ构型均为O信封式、SOZ构型均为OO半椅式.      

城市救援最佳路线的确定

为了提高应急救援的效率,需要在救援前确定一条最优的救援路线,笔者充分考虑城市交通系统的复杂性,以安德伍德(R.T.underwood)模仿流体力学导出的车速——密度模型为基础,采用路段信息表描述城市道路信息,建立城市道路交通数据库。以城市交通路网作为建立事故救援路线的模型基础,根据Floyd算法构造时间矩阵,利用Matlab运行Floyd算法对城市道路通行时间进行优化,确定一条时间最短的救援路线。结果表明,在综合考虑城市交通中的问题后,不同时段救援行动的路线也有所不同,从而大大提高了救援行动的效率。