近日，中國科學院大連化學物理研究所分子反應動力學國家重點實驗室團簇光譜與動力學研究組(2506組)江凌研究員和李剛副研究員團隊采用自主研制的基于大連相干光源的氣溶膠質(zhì)譜實驗方法，研究了α-蒎烯與NOx和NH3的光氧化反應過程，揭示了二次有機氣溶膠(SOA)的形成機制。
 

　　NOx是形成SOA的重要無機污染物，一直被視為污染重點控制物。然而，近年來研究發(fā)現(xiàn)，NH3與二次顆粒物污染的峰值水平密切相關(guān)。實驗研究表明，大氣中排放率較高的生物源揮發(fā)性有機物(BVOCs)與人為源排放的無機污染物(NOx和NH3)相互作用，形成了高濃度的SOA。然而，NOx與NH3對BVOCs氧化形成SOA的協(xié)同作用機理不明。精準研究氣溶膠的化學組成、顆粒物數(shù)量濃度和質(zhì)量濃度對SOA的作用機制，是大氣化學研究人員長期追求的目標。
 

　　植物釋放的萜烯主要包括異戊二烯、單萜烯、倍半萜烯等，它們的大氣氧化反應是產(chǎn)生SOA的主要途徑。其中，大氣中單萜烯含量最高的是α-蒎烯。在本研究中，江凌團隊利用自主研發(fā)的DICP-CAS煙霧箱和基于大連相干光源的氣溶膠質(zhì)譜(Phys. Chem.Chem. Phys.，2022；Atmos. Environ.，2024)，研究了NOx和NH3對α-蒎烯光氧化形成SOA的影響規(guī)律。結(jié)果表明，NO和NO2對α-蒎烯光氧化的抑制作用分別呈單調(diào)和拋物線型的趨勢，NH3通過與有機酸的反應增加了α-蒎烯與NOx光氧化過程中生成顆粒物的數(shù)濃度。進一步，團隊基于大連相干光源的在線氣溶膠質(zhì)譜分析，結(jié)合量子化學理論計算，表征了α-蒎烯光氧化反應產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)和形成途徑。這些研究結(jié)果揭示了NOx和NH3對BVOCs光氧化過程的影響機制，為建立預測性SOA形成網(wǎng)絡(luò)和改進大氣模型提供了科學依據(jù)。
 

　　相關(guān)研究成果以“Effects of NOx and NH3 on the secondary organic aerosol formation from α-pinene photooxidation”為題，發(fā)表在《大氣環(huán)境》(Atmospheric Environment)上。上述成果的第一作者是中國科學院大連化學物理研究所2506組博士研究生趙英岐。上述工作得到國家自然科學基金委“動態(tài)化學前沿研究”科學中心項目、科技部科技創(chuàng)新2030重大項目、我所大連相干光源專項基金等項目的資助。(文/圖?趙英岐)