脂肪酸蒸气冷凝对海盐气溶胶尺寸及光散射增强效应的研究

《Journal of Environmental Sciences》：Size and light scattering enhancement of sea spray aerosol via condensing fatty acid vapor

本研究通过实验室模拟发现，脂肪酸蒸气冷凝形成的有机包覆层可显著改变海盐气溶胶（SSA）的物理化学特性。研究证实硬脂酸（SA）、油酸（OA）及其混合物的包覆会使SSA颗粒几何平均直径（GMD）增大，并通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和透射电镜（TEM）验证了核心-壳层结构。光学测量显示包覆后颗粒在375 nm波长下的光散射效率和复折射率明显增强，为评估有机包覆SSA的气候效应提供了关键数据。

　　

^实验方法

作为常规流程，本研究首先生成海盐气溶胶（SSA），随后在定制包覆装置中利用油酸（OA）、硬脂酸（SA）或混合脂肪酸进行包覆处理。通过系统比对未包覆与包覆SSA颗粒的粒径分布、化学组成、形态学特征及光学性质，全面评估有机包覆的修饰效应。实验装置示意图详见附录A图S1。

^{未包覆与包覆SSA颗粒的粒径分布}

温度是本实验中有机包覆形成的关键调控参数。采用扫描电迁移率粒径谱仪（SMPS）测量不同温度下未包覆与包覆SSA颗粒的数量粒径分布（图1）。为明确温度影响，我们首先在无有机蒸气条件下检测了SSA的粒径分布（图1a）。野外观测数据表明...

^结论

脂肪酸包覆SSA的粒径分布呈现显著的温度依赖性：随着有机蒸气浓度升高，几何平均直径（GMD）增大，表明包覆层增厚。值得注意的是，相同温度下OA包覆的SSA比SA包覆颗粒表现出更显著的GMD增长。Langmuir单分子层分析揭示，该现象源于OA分子所需占据面积更大且排列更无序，而SA分子可形成紧密堆积结构——这直接建立了表面性质与气溶胶包覆行为的内在关联。