综述：大气化学分析中可持续性方法的整合

这篇综述系统探讨了如何将绿色分析化学（GAC）原则融入大气化学研究，重点介绍了高分辨质谱（HRMS）、多维色谱（GC×GC/LC×LC）、离子迁移谱（GC-IMS）等技术的环境友好改进方案，并评估了AGREE、MoGAPI等绿色指标工具在方法优化中的应用价值。

　　

1. 引言

大气化学研究面临的核心挑战是如何在分析复杂气相和颗粒相组分时兼顾环境可持续性。有机气溶胶中水溶性有机物（WSOM）占比高达80%，其分子多样性（如有机硫、有机磷化合物）对传统分析技术提出严峻考验。近年来，研究者开始关注如何通过绿色采样（如被动吸附器、可穿戴芯片）和在线检测技术（如质子转移反应质谱PTR-MS）降低有机溶剂消耗与能源需求。

2. 离线分析技术

高分辨质谱的绿色潜力

傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）和轨道阱质谱（Orbitrap MS）凭借超高分辨率成为分子表征的主力，其中电喷雾电离（ESI）因其低能耗特性被Jurisch团队认证为绿色技术。多维色谱与HRMS联用虽能提升分离效果（如GC×GC可检测上千种半挥发性有机物），但存在有机溶剂用量大、载气不可再生等问题。最新解决方案包括采用乙醇-水等绿色流动相，以及机器学习（ML）辅助数据解析——例如随机森林模型成功从亚马逊雨林气溶胶中识别1300余种化合物。

核磁共振的环保适配

尽管传统核磁共振（NMR）需氘代试剂，但使用D₂O或低场台式NMR（直接采用H₂O溶剂）可显著降低环境负担，这对水溶性有机气溶胶的结构解析尤为重要。

3. 在线分析技术

实时监测突破

提取电喷雾电离轨道阱系统（EESI-Orbitrap）实现了气溶胶分子实时检测（分辨率140,000@m/z 200），而GC-IMS因常压操作、载气循环利用等特性成为VOCs监测的绿色替代方案。在室内空气监测中，金属氧化物半导体传感器（MOS）与物联网（IoT）结合，能以低成本构建动态污染地图，例如通过学生参与的教室空气质量项目。

4. 绿色评估指标

AGREE工具通过12项GAC原则生成可视化评分环（图2），而MoGAPI进一步量化整体绿色度。新提出的CACI指标则从实用性角度评估方法，特别适合现场检测设备——得分>75%代表方法兼具高效与可行性。

5. 结论

大气化学研究正转向"绿色-高效"双轨模式：实验室层面通过HRMS-色谱联用技术优化溶剂使用，现场监测则依赖GC-IMS和IoT传感器网络。未来需完善两点：一是建立大气专属质谱数据库以提升ML模型精度，二是推动绿色指标（如AGREEprep）在采样前处理阶段的标准化应用。这种变革将帮助研究者在大气分子图谱绘制与碳中和目标间找到平衡点。