胡敏团队评述：湿气溶胶中二次有机气溶胶的生成机制

来源：科学通报

有机气溶胶是PM2.5的主要组分。近年来的研究发现，在大气云雾水和气溶胶液态水中，普遍存在着生成液相二次有机气溶胶(aqueous Secondary Organic Aerosol, aqSOA)的反应过程。考虑这一过程，可明显改善大气模型对SOA的模拟效果。

在我国，随着大气污染防治，硫排放得到控制。但由于硝酸盐的吸湿性比硫酸盐更强，使得气溶胶中液态水的含量呈现上升趋势。因此，气溶胶液态水中的aqSOA生成可能会变得更加重要，成为持续改善空气质量需要关注的科学问题。

近日，北京大学环境模拟与污染控制国家重点实验室胡敏教授研究团队在《科学通报》发表评述文章，聚焦aqSOA前体物的摄取、aqSOA生成的化学机制以及当前主要的研究手段，并对aqSOA研究的发展方向进行了展望。

痕量气体在湿气溶胶上的摄取及后续的液相反应

如上图所示，痕量气体进入气溶胶中发生液相反应的过程包括：

痕量气体的摄入：前体物向气溶胶扩散, 被吸附在气溶胶表面上，然后被颗粒物吸收，最终溶解进入湿气溶胶；

湿气溶胶内的液相反应：痕量气体被摄取进入湿气溶胶后, 与气溶胶内部的物质发生一系列液相反应生成有机硫、有机氮等aqSOA。

这些痕量气体，即aqSOA前体物，包括以自由基为主的氧化剂和非自由基类的化合物，如甲基乙二醛。气溶胶液态水可通过影响气溶胶离子强度、气溶胶黏度、前体物扩散速度等，来改变aqSOA前体物在气溶胶上的摄取，但当前的研究对不同前体物和不同种子气溶胶得到的摄取系数差异较大，对应用于实际大气湿气溶胶的摄取，难以总结出较完善的参数。

aqSOA生成机制可按照是否有自由基参与aqSOA生成，分为自由基化学过程和非自由基化学过程。自由基液相反应，以OH自由基为例，除与气相化学类似的反应外，还包括：醛类向羧酸的有效转化、羧酸盐的快速OH自由基氧化、自由基引发的低聚化反应等。非自由基液相反应有：半缩醛生成、羟醛缩合、亚胺的生成以及其他的非自由基液相反应。

目前对于aqSOA生成机制的了解仍较为局限，很多关键参数具有极大的不确定性甚至暂时缺乏，因而难以对大气中aqSOA的贡献进行准确的定量。在未来研究中，可以建立aqSOA前体物摄取的参数化方案，进一步研究aqSOA生成机制，发展aqSOA分析技术并改善大气模型中SOA的模拟效果。