大气颗粒物背景对二次有机气溶胶形成影响的研究

二次有机气溶胶是大气颗粒物污染的重要成分，其形成和生长过程与大气环境的背景条件密切相关，是大气化学领域的重要和前沿研究内容。本项目针对我国城市大气同时受煤烟、机动车尾气以及沙尘交叉污染的特点，选择具有典型代表的羟基启动的苯系物光氧化反应体系，使用气溶胶飞行时间质谱仪(可在线测量单个气溶胶粒子的粒径和成分)和质子转移质谱(可在线检测痕量有机物)联用的光化学反应烟雾腔实验系统，系统研究典型城市大气颗粒物背景在不同的条件(湿度、酸度、浓度、种类)下、对源于苯系物光氧化的二次有机气溶胶形成和生长的影响，获得二次有机气溶胶的组分及形成速率与大气颗粒物参数、环境条件和反应时间等的关系及规律。通过多相(粒子相、气相)在线检测技术的应用，初步建成有特色的二次有机气溶胶非均相反应的实验研究系统。同时相关规律和机理的认识，将为我国城市二次有机气溶胶污染的减控提供科学依据。

二次有机气溶胶（SOA）是大气颗粒物污染的重要成分，其形成和生长过程与大气环境的背景条件密切相关，是大气化学领域的重要和前沿研究内容。本项目针对我国城市大气复合污染的特点，通过发展和联用多相（粒子相、气相）在线检测技术，完善SOA研究平台，选择具有代表性的羟基启动苯系物光氧化反应体系，系统地研究了大气背景颗粒物在不同的条件(湿度、酸度、浓度、种类)下对苯系物光氧化产生SOA形成和生长的影响。开展的工作及取得的主要成果：. 1）完善并建立了有特色的具有多相、多组分探测功能的SOA实验平台。该平台以光化学反应烟雾腔为主体，联用了有特色的气粒相在线探测装置，包括：高灵敏（ppb量级）气相探测的质子转移质谱和Chernin型多通池紫外可见吸收光谱系统，可以区分同分异构体的同步辐射光电离质谱系统，以及可用于单个亚微米粒子粒径与化学组分在线分析的气溶胶飞行时间质谱系统等。. 2）针对中国城市大气中无机颗粒物浓度普遍偏高的特点，研究了硫酸铵、氯化钙等不同背景颗粒物对苯系物光氧化形成SOA的产率及化学组成等的影响。结果表明背景颗粒物的存在有利于反应产生的低挥发性气相产物进入粒子相，促进SOA的形成。此外，背景颗粒物的存在还会缩短气态/粒子态产物达到平衡时所需要的时间。. 3）考察了不同相对湿度下大气颗粒物对SOA形成的影响。如在硫酸铵或氯化钙种子气溶胶存在的条件下，相对湿度（RH）的增加会导致SOA的形成产率大幅增加。此外，吸湿性的研究也表明硫酸铵种子气溶胶的存在会导致苯乙烯氧化产生的SOA的吸湿性增大。. 4）选择(NH4)2SO4 / H2SO4体系研究了酸性种子气溶胶对SOA形成的影响。发现随着酸性的增加，甲苯光氧化产生SOA的产量相应增加，说明颗粒物表面非均相酸催化反应的发生有利于促进SOA的形成。. 在完成项目目标的基础上，还研究了大气中常见的有机背景颗粒物如腐植酸和柠檬酸等对甲苯光氧化反应生成SOA的影响，以及原位产生的有机背景颗粒物对SOA形成模式的影响，有助于对真实大气中气溶胶形成复杂性的认识。. 这些工作的完成，加深了大气颗粒物背景对于SOA形成影响相关规律和机理的认识，同时也为我国城市SOA污染的减控提供科学的依据。