大化所揭示甲醛光化学解离过程

甲醛是一种无色易溶的微刺激性气体，作为一种空气中最常见的污染物，对人体的危害具有长期性、潜伏性、隐蔽性的特点。长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病、女性月经紊乱、妊娠综合征，引起新生儿体质降低、染色体异常，甚至引起鼻咽癌。另外，高浓度甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏等都有毒害。甲醛的降解主要通过光解离过程实现，深入研究这类大气污染物的光化学反应性质及其演变过程，实现对它的光化学反应控制具有重要意义。

中国科学院大连化学物理研究所副研究员尹鸿鸣在长期研究中发现，甲醛光解离主要有两个反应通道，一种是生成稳定的分子H2+CO；另一种是生成自由基产物H+HCO。并且，甲醛光解离反应通道会随着解离光波长的变化而变化。此前，Journal of Chemical Physics与Science等杂志都刊登了这一研究成果，受到国内外学者的广泛关注，而研究工作的最新进展发表在2008年第二期《科学通报》(csb.scichina.com)上。

甲醛因其化学反应强烈、价格低廉，同时具有较强的黏合性和防虫、防腐能力，早在100年前就被广泛应用于生产树脂、化学纤维、橡胶制品、印刷油墨、油漆和涂料等工业产品，在这些生产过程中均有甲醛被直接排入大气；另外，石油、煤、天然气等有机物的燃烧，润滑油的氧化分解，汽车尾气的排放，大气中有机物的光化学反应等都有甲醛的排放。可以毫不夸张地说，地球上每一种有机物的降解过程都会包含生成甲醛这样一个反应途径。

 污染物的光化学解离是当前国际上的研究热点，而甲醛被认为是大气污染物的“指纹”(fingerprint)化合物。尹鸿鸣从2003年起就开始了甲醛光化学解离的相关研究工作。“尽管甲醛(H2CO)是个简单的分子，但它的光化学解离还是非常复杂的，当甲醛吸收紫外光子后，至少有6个光化学和光物理过程可以发生，其中最主要的两个解离过程是生成H2+CO与H+HCO。”尹鸿鸣介绍说，“甲醛早期的光解离研究工作主要集中在330～345nm范围，即生成稳定分子H2+CO的通道上，生成H+HCO自由基的自由基通道近10年才受到关注。”

尹鸿鸣对甲醛在紫外线到可见光不同波长的光线作用下的光化学解离过程进行了对照研究。研究结果显示，在可见光的作用下，甲醛主要是通过分子通道进行解离，产物主要是H2+CO，这两种产物特别是CO是重要的温室气体；在紫外线照射下，甲醛主要是通过自由基通道进行解离，产物主要是H+HCO，这两种产物可以转化为天然空气清洁剂HO2，这是大气自我保护的重要措施。因此，有效控制甲醛的光化学反应过程，不仅可以消除甲醛，对大气空气质量的后续改善也具有重要意义。

“我的下一步工作首先要对甲醛通过自由基通道光解离所产生的天然空气清洁剂的产率进行研究；其次，后续研究工作也将不再局限于甲醛，希望能够对其他天然空气清洁剂进行相关研究。”尹鸿鸣说，“希望我的研究能够为我国的大气污染治理提供一种天然的、更清洁的思路。”