凝胶形成对有机气溶胶非均相氧化的影响

《ACS Earth and Space Chemistry》：Influence of Gel Formation on the Heterogeneous Oxidation of Organic Aerosol

氧化的有机颗粒（以抗坏血酸为模型）与二价阳离子（如Ca2?）和水形成的气溶胶中，凝胶态的形成显著降低臭氧分解速率，粘度和水扩散速率的变化证实凝胶态导致反应动力学抑制。

　　

最近的研究表明，二价阳离子能够以意想不到的方式干扰含氧化合物有机颗粒的粘度和相态，有时甚至会导致凝胶态的形成。尽管二价阳离子和含氧化合物有机分子在大气气溶胶中普遍存在，尤其是在海洋环境中，但凝胶态对反应速率的影响尚未得到充分研究。在这项研究中，我们测量并比较了粘度和凝胶形成对含有不饱和含氧化合物（抗坏血酸，AA）的气溶胶颗粒的臭氧分解化学过程的影响。抗坏血酸是一种很好的代表大气中高度氧化分子的化合物。我们测量了含有抗坏血酸和水的二元颗粒以及额外添加了硫酸铵或CaCl₂的三元颗粒的吸湿增长、相态、粘度和水扩散速率。实验结果显示，在含有CaCl₂的颗粒中形成了凝胶，这些颗粒变得坚硬，但水的扩散速率仍然相对较快，这与之前观察到的凝胶行为一致。我们在不同的相对湿度（RH）条件下测量了这些颗粒的臭氧分解速率，发现随着相对湿度的降低，反应速率明显下降，这与粘度增加和扩散减缓的现象相符。值得注意的是，我们还测量了处于凝胶态的颗粒的臭氧分解速率，发现经过一段衰减期后，反应速率会停止，表明固态有机物质受到了保护，不受反应的影响。这项研究表明，粘性颗粒和凝胶颗粒对异相氧化剂的反应性不同，这对我们理解大气中气溶胶颗粒的化学演化具有重要的意义。