近日，我所化学反应动力学全国重点实验室团簇光谱与动力学研究组（2506组）江凌研究员和李刚副研究员团队采用自主研制的基于大连相干光源的气溶胶质谱实验方法，研究了β-月桂烯的光氧化反应过程，揭示了该过程中氮氧化物（NOx）的作用机制及其与二氧化硫（SO2）的协同效应，有望为理解大气污染的形成机制和制定污染控制决策提供关键科学依据。
大气颗粒污染物对人体健康、生态环境等具有严重危害。《大气中国2025：中国大气污染防治最佳实践》报告显示，我国PM2.5年均浓度虽已达到国家空气质量二级标准（PM2.5浓度=35 μg/m3），但仍远高于世界卫生组织的指导数值（PM2.5浓度=5 μg/m3）。从分子到气溶胶是大气颗粒污染物形成的关键步骤，精确测量气溶胶的化学成分和揭示其成核机制，对理解大气颗粒污染物的形成机制和制定防控对策等具有重要科学意义。NOx（NOx = NO2 + NO）和SO2作为大气污染防控的重点对象，亟待阐明其对挥发性有机化合物形成二次有机气溶胶的作用机制。
在本工作中，江凌和李刚团队利用基于大连相干光源的气溶胶质谱实验站，研究了β-月桂烯（一种典型的直链单萜烯挥发性有机化合物）在NOx和SO2条件下的光氧化反应过程。结果表明，NO2通过提供充足的氧化剂（O3）促进了颗粒物的产生和生长，有利于高氧化程度的产物生成；NO更易参与氧化反应，通过影响过氧自由基的氧化路径，促进高挥发性产物的生成，进而抑制颗粒相产物的生成。当体系引入SO2后，NO2和NO条件下的二次有机气溶胶产率均显著提升，表明SO2和NOx对β-月桂烯光氧化过程具有协同增强效应。团队利用大连相干光源的极紫外单光子软电离特性，发现了一系列新化合物（有机过氧化物、有机硝酸盐和有机硫酸盐），并结合量子化学理论计算，阐明了这些新化合物的形成机制：在NO2条件下，通过交叉反应生成高氧化程度产物；在 NO条件下，过氧自由基与NO结合生成了有机硝酸盐；SO2在NO2和NO条件下均能诱导生成新的有机硫酸盐类产物，从而在分子水平上揭示了SO2与NOx的协同作用机制。该研究不仅为提高大气模型的预测准确性提供了关键实验与理论依据，也有望为区域复合污染控制策略的制定提供科学支撑。
相关研究成果以“Distinct Roles of NO2 versus NO and Synergisms with SO2 in Secondary Organic Aerosol Formation from β-Myrcene Photooxidation”为题，于近日发表在《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）上。上述成果的第一作者是我所2506组与大连理工大学化学学院联合培养博士研究生赵亚。上述工作得到国家自然科学基金、国家自然科学基金委“动态化学前沿研究”科学中心项目、科技部科技创新2030重大项目、中国科学院B类先导专项“基于极紫外光源的化学反应过渡态精准探测”等项目的资助。（文/图 赵亚）
