自氧化途径对异戊二烯二次有机气溶胶形成贡献获揭示
自氧化途径对异戊二烯二次有机气溶胶形成贡献获揭示
近日，中国科学院广州地球化学研究所博士研究生赵美玉在该所研究员丁翔、香港科技大学（广州）助理教授何全甫的指导下，揭示了自氧化途径在异戊二烯二次有机气溶胶形成中的重要性。相关成果发表于《环境科学与技术》（ Environmental Science & Technology ），丰富了污染背景下二次有机气溶胶生成机制的认识。
异戊二烯二次有机气溶胶形成的三条主要途径及典型产物。研究团队供图
异戊二烯是全球排放量最大的生物源挥发性有机物，其大气化学过程对空气质量和气候变化具有深远影响。异戊二烯在大气中氧化可形成二次有机气溶胶，这一过程受到氮氧化物水平调控：低氮氧化物条件下，其主要通过环氧二醇途径，典型二次有机气溶胶产物为甲基丁四醇；高氮氧化物条件下，其主要通过羟甲基-甲基-α-内酯途径，典型二次有机气溶胶产物为甲基甘油酸。
近年来，烟雾箱模拟研究发现，在不同氮氧化物条件下异戊二烯均可通过自氧化途径生成过氧化物异构体，并进一步形成二次有机气溶胶。但自氧化途径在真实大气（尤其是污染地区）中对异戊二烯二次有机气溶胶的贡献仍不明确，基于观测的研究鲜有开展。
针对上述问题，研究团队 在国家自然科学基金“创新研究群体”项目、广东省基础与应用基础研究重大项目等资助下， 基于珠江三角洲9个站点为期一年的联网观测，并结合箱模型计算，对比了三种途径的二次有机气溶胶典型产物组成以及气相中间体分布，系统评估了自氧化途径在异戊二烯二次有机气溶胶形成中的重要性。
研究团队首先结合化学电离源和电子轰击电离源质谱信息，识别出6种由异戊二烯自氧化途径生成的典型有机羟基羧酸类化合物，并明确甲基酒石酸为其关键产物。进一步分析珠江三角洲大气中三种途径关键产物及其对应气相中间体的组成，结果显示，环氧二醇途径对异戊二烯二次有机气溶胶生成的贡献占主导地位，自氧化途径的贡献与羟甲基-甲基-α-内酯途径相当。值得注意的是，冬季甲基酒石酸和过氧化物异构体占比显著升高，表明自氧化途径在氮氧化物水平升高和PM2.5污染高发的冬季有重要贡献。
相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.6c06525