有机气溶胶

有机气溶胶，是大气气溶胶的重要成分，主要来源于烹调油烟、机动车排放、生物质燃烧、工业或民用燃油锅炉释放出的有机物等。有机气溶胶占了大气较低层中近半的小颗粒，它们对气候和人类健康会有显著的影响。

简介

有机气溶胶

有机气溶胶是大气气溶胶的重要成分，在污染严重的城市地区一般占PM2.5和PM10质量的20%～60%，而在偏远地区大约占P10的30%～50%。无论在污染地区还是在偏远的背景地区，有机气溶胶都是由数百种有机化合物组成的混合物，其中许多具有致癌、致畸和致突变性，如多环芳烃、多氯联苯和其它含氯有机化合物。它们还能够影响大气能见度，是大气光化学烟雾、酸沉降的重要贡献者，可通过长距离传输对区域和全球环境产生重要影响。

随着经济的高速发展，中国出现了城市和区域性大气颗粒物污染现象，有机气溶胶日益成为大气污染控制的关键污染物和控制的难点。

主要来源

一次有机气溶胶主要来源于烹调油烟、机动车排放、生物质燃烧、工业或民用燃油锅炉释放出的有机物，还有道路扬尘、沥青、刹车尘、轮胎屑、室外香烟烟雾以及高等植物蜡、细菌活动和草本植物等。

大气中的半挥发性有机物可通过物理和化学吸附形成二次有机气溶胶，一些挥发性有机物可通过气相化学反应转化为低挥发性的物质并形成二次有机气溶胶，其主要前体物是芳香族化合物，如苯、甲苯、二甲苯以及烯烃、烷烃、环烷烃、萜烯和生物排放的非饱和氧化物。^[1]

化学组成特征

根据GC-MS测量的技术水平已经鉴别出有机气溶胶含有正构烷烃、正构烷酸、正构烷醛、脂肪族二元羧酸、双萜酸、芳香族多元羧酸、多环芳烃、多玶芳酮和多环芳琨、甾醇化合物、含氮化合物、甾烷、五环三萜烷以及异烷烃和反异烷烃等。

形成机制

有机气溶胶

二次有机气溶胶的形成是指气相中的有机气体氧化形成的低挥发性产物在粒子表面的浓缩、吸附，即挥发性有机物被氧化成半挥发性有机物和半挥发性有机物分配到颗粒相，形成的二次有机气溶μ胶大多存在于粒径小于2m的细颗粒物中。

挥发性有机物

挥发性有机物从气相到颗粒相的转化主要有三种机制：

第一、可挥发有机物在浓度超过饱和蒸汽压时，低饱和蒸气压的有机物凝结在颗粒物上形成二次气溶胶；

第二、气态有机物在颗粒物表面以物理或化学过程吸附或吸收在颗粒物的内部，此过程可发生在亚饱和状态；

第三、气态有机物在大气环境中发生氧化生成低挥发性物质，进而生成二次颗粒物。光化学烟雾是形成二次气溶胶的重要途径，其主要产物为有机硝酸脂和复杂有机化合物。天然源和人为源有机气体均可形成二次有机气溶胶。

半挥发性有机物

半挥发性有机物通过物理和化学吸附可形成二次有机气溶胶。通常将饱和蒸汽压低于临界蒸汽压4000Pa的物质称为半挥发性物质。由于蒸汽压的限制，并不是所有存在于大气中的VOCs都能形成气气溶胶。一般认为，6个碳以下的烷烃、6个碳以下的烯烃、苯以及低分子量的羧基化合物等都不能产生有机颗粒物。半挥发性有机物存在于气态，直到其浓度达到某个临界值时，吸附到合适的颗粒物表面或通过均相成核进入颗粒态。

气态有机物

大气环境中的气态有机物可通过气相化学反应转化为低挥发性的物质并形成二次有机气溶胶。一定条件下，大气反应的产物也可以发生成核过程而产生新的颗粒物，例如萜烯与臭氧反应的产物。气态有机物在大气环境中，还可通过颗粒物上的异相反应形成二次颗粒物。气相反应产物进入颗粒相后，将与气态氧化剂发生进一步反应生成另一代产物；通常，酸类对这些异相将起到催化作用，主要的催化剂有硫酸和硝酸。这些酸催化反应包括水合作用、聚合作用、半缩醛和缩醛反应、醇醛缩合。

研究发现

2012年，美国研究员Andrew Rollins及其同事在加利福尼亚贝克斯菲尔德上空对有机气溶胶的自然浓度进行了检测。他们的观察揭示了气溶胶的重要的夜间增长模式，气溶胶会随着较高的氮氧化物浓度而增加，并在有可与硝酸盐――这是形成有机气溶胶的一个中间步骤――相互作用的高浓度有机分子存在时降低。他们的发现提示，减少氮氧化物排放――例如，通过使用燃烧较为清洁燃料的汽车引擎――可帮助减少气溶胶的产生。

影响

有机气溶胶占了大气较低层中近半的小颗粒，它们对气候和人类健康会有显著的影响。

参考资料

[1] 科学家发现二次有机气溶胶对PM2.5的定量贡献[引用日期2016-12-29]