氨及有机胺对二次有机气溶胶生成影响的研究

The health and climate effects of secondary organic aerosol (SOA) have attracted wide attention, but its formation process and controlling factors remain highly uncertain. Ammonia and amines are important species in the atmosphere, however, more studies need to be carried out for their atmospheric chemistry processes. For example, the sources of high molecular weight amine salt are unclear, and that how ammonia and amines affect the formation of SOA also lack systematic research. Therefore, this project aims to study the effect of ammonia and amines on the formation of SOA during the photo-oxidation processes. The experiment will be carried out in the smog chamber, which is equipped with a variety of gas-phase and particle detection apparatus. Through analyzing the compositions of the gas-phase products and particle, we want to explore how ammonia and amines participate into the particle phase, and also the possible sources of high molecular weight amine salt in the particle phase. In addition, quantum chemical calculation will also be used to analyze the reaction mechanism in theory. This research will not only help to understand the formation and influencing factors of SOA, but also help to understand the composition and sources of organic compounds in aerosol, and provide new experimental information for model simulation.

二次有机气溶胶(SOA)的健康和气候效应已经引起广泛的关注，但其形成过程和影响因素仍然存在很大的不确定性。氨和有机胺是大气中的重要气相物种，它们的大气化学过程研究还很不完善；大气气溶胶相中高分子量有机胺盐的来源仍然不清楚；氨和有机胺在SOA形成中的影响也缺乏系统的研究。因此，本项目将利用烟雾箱实验系统，结合多种气相和颗粒相检测手段，选择我国大气环境条件下典型人为源和生物源VOCs，模拟其大气光氧化反应，重点研究无机氨及有机胺这类特殊的碱性气相物种对反应过程中SOA生成的影响；通过气相和颗粒相成分分析，探索氨和有机胺类物质转化进入SOA相的新途径，同时获得对外场气溶胶相中有机胺盐来源的认识。另外，将结合量子化学计算，在理论上对实验结果进行阐释。本项目的研究，不仅有利于深入认识SOA的形成过程和影响因素，完善氨和有机胺的大气化学过程研究，也有助于理解气溶胶有机组分的构成和来源。

氨和有机胺是大气中的重要气相物种，它们在SOA形成中的影响需要开展系统性的研究。本项目基于烟雾箱实验系统，结合量子化学理论计算系统地研究了氨及有机胺对反应过程中SOA生成的影响。获得了α-蒎烯、β-蒎烯、苯乙烯臭氧化反应和甲苯OH氧化反应过程中的SOA生成潜势，以及异戊二烯与OH氧化反应的气相和粒子相产物信息。开展了NH3和有机胺对不同VOCs氧化形成SOA的影响研究，发现不同的反应体系中，氨气和有机胺对SOA生成产率表现出不同的影响趋势。在甲苯OH氧化反应过程中，NH3的加入使生成的颗粒相的数浓度和粒径都有明显的增大，从而使SOA产率增大；而在苯乙烯的臭氧化反应过程中，加入过量NH3后，反应生成SOA的产率却明显下降；二乙胺和三乙胺也对SOA的产率表现出不同的影响。结合量子化学理论计算方法开展了NH3对SOA生成影响的机制研究。发现氨气存在条件下，可以通过与反应过程中生成的Criegee中间体反应从而改变产物分配来影响SOA的产率。. 本项目的开展，丰富了氨和有机胺的大气化学反应过程研究，加深了氨气及有机胺对于SOA形成影响相关规律和机理的认识，也为我国城市SOA污染的减控提供了理论基础。