我国科学家利用新型质谱揭示大气新粒子生长过程

2022年07月22日 11:23:37来源：化工仪器网作者：宋池点击：4137

　　【化工仪器网项目成果】近日，清华大学环境学院研究团队在大气颗粒物成因研究领域取得新进展。团队利用新型静电捕集热脱附化学电离质谱仪(TDCIMS)在线测量北京大气环境中8、15、25和40纳米颗粒物的化学组分，揭示了大气中可冷凝有机气体对于新粒子生长的重要作用。研究成果发表在美国化学学会期刊《环境科学与技术》上。

　　大气新粒子生成是大气中过饱和气态分子形成团簇，继而通过凝聚和碰并等作用生成气溶胶的过程，是大气中颗粒物和云凝结核的重要来源，模式结果表明其对全球颗粒物数浓度的总体贡献远高于一次排放。大气新粒子生成对区域环境质量、气候及人体健康均有重大影响。

　　近年来，相对洁净大气中的大气新粒子形成事件的大气化学机制逐步建立。然而，城市大气成分复杂，大气污染相对严重，城市大气中大气新粒子形成的特征与洁净大气区别较大，生成速率可比洁净大气高1-3个数量级，而生长速率却相似甚至更低。目前这一差异的原因尚不清楚。而且新生成的纳米颗粒物质量低、易损失，也为测量其组分带来极大的挑战。

　　此前，研究团队与加州大学尔湾分校的研究者合作，研制了新型静电捕集热脱附化学电离质谱仪（TDCIMS），通过颗粒物荷电技术、静电筛分技术和软X射线化学电离技术实现了纳米颗粒物分粒径化学组分的在线测量。在本次研究中，团队使用TDCIMS在线测量了北京大气环境中8、15、25和40纳米颗粒物的化学组分。

　　研究发现，北京大气新粒子生长初期主要以硫酸冷凝和碱性气体吸收的贡献为主；随着新粒子粒径的逐渐增大，有机气体冷凝的贡献逐渐增加，导致颗粒物生长至8纳米及以上时主要组分变成了有机物，而颗粒物中有机酸碱结合反应的贡献较小。受机动车排放的影响，北京大气中可冷凝有机气体占比较低，而挥发性较高的硝基苯酚类化合物的含量较高。这是北京大气新粒子生长速率较低的主要原因。

　　编辑点评：TDCIMS结合了先进的纳米颗粒物荷电和粒径筛分技术，将大气颗粒物分子层面化学组分的在线粒径检测下限由40纳米降低到5纳米，为大气新粒子生成和超细颗粒物的在线检测提供了重要工具。本项研究成果也是得益于该技术的发展。新技术的应用将不断推进对大气新粒子形成机制的认识，从而为大气污染治理提供更坚实的理论支撑。

　　(资料来源：清华大学)

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