第七届青年地学论坛

二次有机气溶胶（SOA）是地球大气中的重要组成部分，占到有机气溶胶的20% ~ 70%，严重时会威胁到人体健康，影响空气质量。同时通过吸收和散射太阳辐射会改变地球辐射平衡，降低能见度，也可以充当云凝结核进而改变云的性质影响气候变化。SOA可以通过大气中挥发性有机物与氧化剂（如O₃、OH自由基、NO₃自由基等）发生一系列复杂的光化学氧化和随后的半挥发性的蒸汽冷凝，以及多相和异构，实现由气体到固态颗粒的相态转换过程。但对于有机分子水平成分的测量仍然具有挑战性，阻碍了我们对SOA形成和演化的理解。因此，有必要利用实验室模拟研究来针对性的分析可能存在的反应机理以及条件对SOA形成的影响，为今后的模式模拟提供真实、可靠的数据支撑。傅里叶变换回旋共振质谱仪（FT-ICR MS）具有超高分辨率，可以精确地测定物质，用于鉴定样品的中高分子量有机物的分子式。本研究SOA颗粒相采集是在德国美因兹约翰内斯古登堡大学的仝老师课题组进行的，选用β-蒎烯作为挥发性有机前体物的研究对象，将O₃和β-蒎烯通入到7 L流动管中，通过改变O₃浓度和老化时间，利用FT-ICR MS分析其生成SOA颗粒相的CHO有机化合物分子组成特征，探讨这两种反应条件的改变对有机化合物生成的影响以及存在的变化趋势。主要结果如下：
（1）随着O₃浓度的增加，生成SOA颗粒相的粒径以及质量随之增加；老化一定时间后，其粒径大小趋于稳定，质量随老化时间的增加而增加。
（2）为了方便比较不同反应条件下有机化合物的变化趋势，选取每个反应条件下其相对强度前10的有机化合物，对于C₁₄H₂₂O、C₁₇H₂₆O₄、C₁₉H₃₀O₃、C₂₃H₃₂O₂、C₂₄H₃₄O₃、C₃₂H₄₄O₂、C₃₂H₄₂O₃为≤4的低含氧数的聚合物在低O₃浓度的相对强度较大；对于C₁₇H₂₆O₈、C₁₈H₂₈O₆、C₁₈H₃₀O₇、C₁₉H₃₀O₅、C₁₉H₃₀O₆、C₁₉H₃₀O₇为≥5的中高含氧数的聚合物在高O₃浓度的相对强度较大，说明低O₃浓度有利于低氧有机化合物的生成，高O₃浓度有利于中高氧有机化合物的生成。
（3）在低O₃浓度中，MW_w、DBE、C_w、H_w随老化时间的增加而降低，O/C_w、OSc、O_w随老化时间的增加而升高，说明在反应初始阶段易发生聚合反应，随着老化时间的增加易发生氧化反应，生成更多高氧的有机化合物，有机化合物主要集中在低分子量。当O₃浓度达到一定值后，老化时间较短对其有机化合物影响甚小；随着臭氧浓度的增加，MW_w、O_w相应增加，说明提高臭氧浓度有利于进行氧化反应，有机化合物主要集中在高分子量。
综上所述，SOA颗粒相的质量随O₃浓度和老化时间的增加而增加；SOA颗粒相的粒径以及有机化合物氧化程度主要受O₃浓度影响；老化时间和O₃浓度的增加易发生氧化反应。
 

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