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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

近年来，我国大气环境污染问题日益凸显，多地城市环境空气质量超标。2017年全国338个地级及以上城市只有99个城市空气质量达标，仅占29.3%，重污染过程仍然多发，大气环境状况不容乐观^[1]。在2017年3月5日召开的十二届全国人大五次会议中，国家总理李克强在政府工作报告中就提出“加大生态环境保护力度。加快改善生态环境特别是空气质量，是人民群众的迫切愿望，是可持续发展的内在要求。”^[2]因此，环境保护与污染治理，特别是大气污染的治理，是中国经济社会发展的重要任务之一。

大气颗粒物具有较小的粒径和较大的比表面积，能够吸附氯苯等有机污染物、重金属、病菌等物质，是一种组成复杂，性质多样，危害巨大的大气污染物^[3]。高剂量氯苯会对呼吸道以及肺部细胞有明显的刺激现象，而且大气中的氯苯会促进心脑血管形成血栓，堵塞血液流通，极易导致血管爆裂^[4]。大气颗粒物中的重金属具有非降解性和滞后性，当吸附有铅、铬、铜等重金属元素的大气颗粒物被人体吸收后，会影响人体正常生理机能，造成发育缓慢，甚至可能导致癌症和心脏病^[5]。

通过第一性原理计算结合实验测量，来研究外电场作用下氯苯分子的键长，红外振动等参数的变化，这对于利用强电场降解大气颗粒物中的氯苯具有重要指导意义。利用飞秒激光飞行时间质谱法来研究氯苯在强激光场作用下可能存在的关键性瞬变物种以及自由基的产生，这对于了解氯苯在大气环境中的演变过程具有重要帮助。利用激光诱导击穿光谱技术可以对大气颗粒物中的重金属元素进行定性定量分析，在此基础上对其中重金属的来源加以解析，为重金属污染的治理提供参考。

国内外研究现状

在过去二十多年中，大气颗粒物对人类健康的影响已经被广泛研究。美国杨百翰大学的c.arden pope = 3 \* roman iii 研究了长期暴露在大气颗粒物中与肺癌死亡率之间的关系^[6]。douglasw. dockery 发现了当前环境中大气颗粒物浓度与因呼吸道疾病以及心血管疾病住院和死亡人数呈良好的相关性^[7]。

2. 研究的基本内容

1）首先基于密度泛函理论，在高精度计算基组下完成不同外电场下氯苯分子的结构优化，研究强外电场对氯苯分子的碳氯键键长、总能量、电偶极矩等参数的影响。

2）将氯苯分子优化后的红外振动光谱与nist数据库中的红外光谱进行比较，并分析氯苯红外光谱中对应碳氯键伸缩振动的吸收峰随外电场所发生的变化。同时在不同外电场下，对氯苯分子沿碳氯键进行势能面扫描，分析氯苯在外电场下的解离趋势，为外电场降解污染物提供理论参考。

3）设计氯苯的飞行时间质谱实验，获得不同强度激光照射下氯苯的飞行时间质谱图，由此分析出激光强度对氯苯光解离通道的影响。这对于了解大气颗粒物中的卤代污染物的演变过程具有重要意义。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

项目方案：

1）基于密度泛函理论完成氯苯分子的结构优化，计算出氯苯分子的基态键长、总能量红外光谱等参数，将其与nist数据库中相应数据进行比较，验证理论计算结构的合理性。

2）在不同强度外电场作用下，计算得到氯苯分子键长，总能量，电偶极矩，红外振动光谱以及解离势能面等参数并分析这些参数随外电场的变化情况。为研究电场作用下，氯苯分子的解离情况提供参考依据。

4. 参考文献

[1] http://www.mep.gov.cn/gkml/hbb/qt/201802/t20180227_431875.htm

[2] http://www.gov.cn/xinwen/2017-03/05/content_5173486.htm

[3] 汪玉洁, 涂振权, 周理,等. 大气颗粒物重金属元素分析技术研究进展[j]. 光谱学与光谱分析,2015(4):1030-1032.