研究发现大气中二次有机气溶胶的形成中有意想不到的相互作用

二次有机气溶胶(SOA)由自然和人为排放在大气中产生的极小颗粒组成。它是全球PM2.5(直径小于2.5微米的颗粒物)的主要成分，已知会影响气候和人类健康。

佐治亚理工学院化学与生物分子工程学院、地球与大气科学学院和土木与环境工程学院的爱家庭教授Nga Lee “Sally” Ng领导了一项研究，调查了两种常见单萜化合物的硝酸盐自由基氧化SOA的形成和性质，这些化合物存在于许多植物中。

单萜是一类重要的生物挥发性有机化合物(VOC)，硝酸盐自由基氧化它们是全球SOA的重要来源。具体来说，她的研究小组检查了单萜α-蒎烯和柠檬烯，它们都是从树木大量排放的。

在发表在《自然通讯》杂志上的研究结果中，吴恩达的团队发现，氧化单萜类化合物同时产生的结果与在实验室室实验中单独氧化它们所观察到的结果不同。鉴于VOC反应和SOA形成的化学复杂性，以前的实验大多一次只研究一种VOC化合物。在这项研究中，Ng的团队使用先进的质谱技术从体积到分子水平探测多VOC反应的化学性质。

“我们的研究结果强调，与目前大气模型中假设的不同，应该准确考虑由单个VOC形成的产物的相互作用，以描述SOA的形成及其气候和健康影响，”Ng说。

Ng解释说，人们可能期望α-蒎烯和柠檬烯在同时作为混合物被氧化时与单独氧化时具有相同的形成SOA的潜力。但研究人员发现，α-蒎烯对SOA的形成大约增加了50%，柠檬烯SOA的形成减少了约20%。

“在这种情况下，一加一不等于二，”吴恩达说。“我们在同步氧化实验中不会像在顺序实验中那样得到线性反应。新产品是通过两种单萜的相互作用制成的。

Ng的研究在硝酸盐自由基化学突出发生的夜间环境中检查了α-蒎烯和柠檬烯。硝酸盐自由基是由交通排放和臭氧产生的。

“气溶胶化学不会在晚上停止，”吴恩达说。日落后，氮氧化物化合物和臭氧可以与树木的排放物发生反应，产生有机气溶胶。“在夜间，氧化仍然会发生，但夜间相互作用尚未得到很好的研究。

吴恩达说，她希望这项研究能够带来进一步的研究，以检查大气中的挥发性有机化合物以及它们如何相互作用。“研究两种VOC的相互作用实际上只是一个开始，”Ng说。“这是向前迈出的一大步，但要了解大气的复杂性还有很长的路要走，其中数百种VOC同时排放并发生反应。

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