中国科学院广州地球化学研究所FT-ICR MS仪器工程师蒋彬与副研究员赵时真等合作，在国家自然科学基金等项目的资助下，研究揭示了气溶胶挥发性的内在化学驱动因素，并建立了新模型以提高预测准确性。近日，相关成果发表于《地球物理学研究杂志：大气》。

城市大气气相和颗粒相分子不同挥发性化合物的分布。研究团队供图

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挥发性是有机气溶胶的一个关键性质，它决定了气溶胶分子在大气中的停留时间，从而可评估其对气候和空气质量的影响。因此，准确预测挥发性对于理解气溶胶的环境效应至关重要，同时也充满挑战。揭示挥发性的内在化学驱动因素有助于提高预测模型的准确性。研究气相和颗粒相中有机气溶胶分子组成的差异，可以有效识别影响挥发性的内在化学因素。

该研究对我国6个主要城市大气的气相和颗粒相样品的分子组成差异进行深入分析。研究揭示了决定和预测有机气溶胶挥发性的内在化学参数，包括分子量、等效双键当量，碳和氧质量百分比及氧碳比，同时发现，双键当量与挥发性呈显著负相关性。将双键当量作为新的变量纳入已有模型可以显著改进模型的准确性，尤其对于几乎没有或没有杂原子的化合物，如烃类。研究结果进一步阐明了双键当量、碳、氮、氧和硫原子对气溶胶中有机分子挥发性的贡献，从而能更好地预测环境空气中不同挥发性有机化合物的相态分布。

该研究整合研究了6个主要城市大气的气相和颗粒相的分子组成，并将其分为三类，包括仅在气相中检测到、在气相和颗粒样品中都检测到，以及仅在颗粒样品中检测到的化合物。研究结果显示：随着挥发性的降低，木质素/富含羧基的脂环分子分子的比例从PUF_-only组的38%下降到PAR_-only组的27%。相反，脂质和不饱和烃的比例增加，脂质的比例从PUF_-only组的13%增加到PAR_-only组的40%，不饱和烃的比例从PUF_-only组的4%增加到PAR_-only组的20%；颗粒相的平均分子量、碳质量百分比和双键当量高于气相，而平均O/C比值和氧质量百分比低于气相。

该研究还发现双键当量与挥发性呈显著负相关性，并将双键当量作为新的变量纳入先前模型来改进有机气溶胶挥发性的预测模型。模型结果显示：新模型会显著改进有机气溶胶挥发性预测的准确性，尤其对于几乎没有或没有杂原子的化合物，如烃类。同时利用新模型，进一步剖析了城市大气气相和颗粒相中不同挥发性化合物的分布状况。

该研究结果有助于更准确地预测气溶胶的环境行为，从而有助于我们更全面地理解气溶胶对气候系统及人类健康的影响机制。

相关论文信息：https://doi.org/10.1029/2024JD041286