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为探究生物源二次有机气溶胶（BSOA）标志物的大气稳定性，研究人员对六种相关标志物展开研究。结果显示 β- 石竹烯酸等稳定性欠佳，该研究有助于评估标志物作为示踪剂的可行性，为气溶胶研究提供重要依据。
在大气的舞台上，气溶胶（悬浮在空气中的固体或液体颗粒）虽然微小，却有着巨大的影响力。它不仅与我们的健康息息相关，会引发心血管和呼吸道等多种疾病，增加过早死亡率，还在气候调节方面扮演着重要角色，通过与太阳和地面辐射的直接相互作用，以及影响云的形成来间接影响气候。此外，气溶胶还会对能见度、旅游业、生态系统和文化遗产造成影响。
有机物质在细颗粒物中占有相当比例，在中纬度大陆地区，其质量占比可达 20 - 60%，在热带森林地区甚至高达 90%。二次气溶胶对颗粒有机物质的贡献也不可忽视，占测量颗粒质量的 20 - 80%。其中，生物源二次有机气溶胶（BSOA）在全球范围内的占比远超人为源二次有机气溶胶。
然而，气溶胶的形成和老化过程极为复杂，涉及众多化合物，这使得研究工作极具挑战性。为了深入了解，研究人员通常会关注一些特定的 “示踪剂” 分子，这些分子被认为具有较高的大气稳定性，能够代表更大类别的分子和相关过程。但实际上，部分被当作示踪剂的化合物稳定性存疑，例如左旋葡聚糖，因其与 OH 自由基的反应性，大气寿命较短，已不再被视为可靠的示踪剂，而仅作为源标记物。
在 BSOA 的研究中，羧酸类化合物常被用作示踪剂。但此前对它们在大气中的稳定性研究多在水相进行，对其在气 / 颗粒界面的异相反应研究较少。为了填补这一空白，来自国外研究机构的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《Chemosphere》上。
研究人员选取了六种由 α- 蒎烯、β- 蒎烯和 β- 石竹烯氧化产生的 BSOA 标志物，包括特戊酸（terebic acid）、萜烯酸（terpenylic acid）、顺式蒎酸（cis-pinonic acid）、蒎酸（pinic acid）、3 - 甲基 - 1,2,3 - 丁三羧酸（3-methyl-1,2,3-butanetricarboxylic acid，MBTCA）和 β- 石竹烯酸（β-caryophyllinic acid），研究它们在太阳辐射、羟基自由基（OH）和臭氧（O?）作用下的异相反应动力学。
研究采用了多种关键技术方法：首先，使用模型颗粒模拟大气环境，选取有机涂层或纯二氧化硅颗粒，这些颗粒性质均一，有助于简化研究体系。其次，运用液相色谱 - 四极杆飞行时间质谱联用技术（LC - QTOF/MS）分析标志物浓度，该技术能够高效、准确地对有机气溶胶中的标志物进行定性和定量分析。此外，搭建了不同的实验装置来模拟光解、OH 反应和臭氧反应的条件，以研究标志物在不同环境下的反应情况。
研究结果如下：
- 光解：研究发现，β- 石竹烯酸、顺式蒎酸和 MBTCA 在实验条件下有一定程度的光解，而蒎酸、特戊酸和萜烯酸的光解损失与解吸过程难以区分。β- 石竹烯酸的一级光解速率常数最大，为 1.8×10?3 s?1，萜烯酸最小，为 1.0×10?? s?1（不确定度较大）。
- OH 反应：顺式蒎酸和蒎酸与 OH 反应较快，二级速率常数分别为 (1.6±0.4)×10?1? cm3?molecule?1?s?1 和 (1.2±0.2)×10?1? cm3?molecule?1?s?1。而特戊酸、萜烯酸和 MBTCA 与 OH 反应较慢，且反应动力学较为复杂，无法用简单指数函数拟合。β- 石竹烯酸与 OH 反应极快，反应常数无法测定。
- 臭氧反应：由于化学结构原因，特戊酸、萜烯酸、顺式蒎酸、蒎酸和 MBTCA 在实验条件下不与臭氧反应。β- 石竹烯酸可与臭氧反应，其二级速率常数为 (1.1±0.1)×10?1? cm3?molecule?1?s?1 。
通过实验测定的反应速率常数和典型大气氧化剂浓度，研究人员计算了六种标志物的大气寿命。结果表明，β- 石竹烯酸寿命最短，小于 14.3 分钟；顺式蒎酸为 8.6 小时；MBTCA 为 19 小时；蒎酸大于 2.8 天；萜烯酸大于 4.8 天；特戊酸大于 5.8 年。
研究结论和讨论部分指出，β- 石竹烯酸、顺式蒎酸和 MBTCA 的稳定性不足以使其成为良好的大气 BSOA 示踪剂，而特戊酸、萜烯酸和蒎酸相对稳定。该研究首次提供了描述这些常用 BSOA 示踪剂稳定性的新动力学参数，为评估其作为示踪剂的可行性提供了重要依据。同时，研究也发现不能简单地根据化合物结构相似就认为其反应速率常数相似，这对化学传输模型中有机气溶胶化合物的简化处理提出了挑战。此外，研究还指出未来需要进一步研究 NO?的异相反应性、羧酸在大气中异相反应的详细机制，以及不同模型颗粒对研究结果的影响，这将有助于完善气溶胶研究，提高气溶胶源解析方法的准确性，为改善空气质量和气候模型提供有力支持。
