单萜衍生的二次有机气溶胶在暗老化过程中的化学演化

《ACS ES&T Air》：Chemical Evolution of Monoterpene-Derived Secondary Organic Aerosols during Dark Aging

二次有机气溶胶（SOA）老化过程中物理化学性质变化及酯化机制研究。采用O3/OH氧化β-蒎烯、柠檬烯和α-蒎烯生成SOA，通过质谱技术分析发现暗老化使二聚体占比从12%增至51%，伴随挥发性降低（0.5-1.1 μg/m3）和粘度上升（17.9-19.0 Pa·s），提示酯化反应起关键作用。

　　

二次有机气溶胶（SOA）是大气颗粒物的主要成分，对气候和人类健康都有显著影响。单萜类化合物（C₁₀H₁₆）是一类常见的挥发性有机化合物，是SOA的前体物质。然而，导致SOA物理化学性质发生变化的老化过程——尤其是在高相对湿度（RH）条件下——目前仍知之甚少。在本研究中，我们采用了先进的质量谱技术来分析通过O₃/OH氧化β-蒎烯、柠檬烯和α-蒎烯形成的SOA的气相和颗粒相组成。新鲜的SOA中含有不同水平的二聚体物质，其中β-蒎烯SOA中的二聚体含量最高（37%）。在暗条件下老化过程中，SOA中的二聚体比例从12%增加到37%，随后又下降到33–51%，这一变化主要是由于颗粒相的积累而非气相与颗粒相之间的分配作用。同时，用于估算SOA物理性质变化的模型表明，老化过程会导致SOA的挥发性降低（从1.4 μg m^–3降至0.5–1.1 μg m^–3），而粘度则逐渐增加（从11.2–14.9 Pa s升至17.9–19.0 Pa s）。不饱和二聚体的增加以及羧酸单体的减少表明酯化反应可能是其中的重要机制。这些发现强调了暗老化过程在SOA演变中的关键作用。