大气化学与气候课题组

新电离技术揭示氨气将克氏中间体转化为含氮有机物

组内消息 2026-04-02

  继揭示氨气（NH₃）与天然源挥发性有机物异戊二烯的大气转化机理后，课题组再次取得重要突破。我们利用自主研发的原位电离质谱技术（GAIS-Orbitrap-MS），首次证实了氨气与人为源污染物苯乙烯之间也存在一种普适性的化学反应路径。研究发现，氨气可以高效捕获苯乙烯臭氧化过程中生成的稳定克氏中间体（SCIs），并生成一种含有过氧键的有机胺分子（C₇H₉O₂N）。这一反应路径与课题组之前在异戊二烯体系中的发现高度一致，表明“氨气-SCIs”反应是一种在天然源和人为源烯烃类有机物中普遍存在的化学机制。

  该反应的发生显著改变了二次有机气溶胶（SOA）的生成路径：一方面，氨气与SCIs的反应抑制了传统SOA组分（如苯甲酸和低聚物）的生成，导致SOA总产率显著下降；另一方面，新生成的有机胺分子会快速分解为亚胺和酰胺等含氮有机物，毒性评估显示这些产物的毒性级别远高于传统SOA组分。这意味着氨气在SOA中的作用比当前认识更为复杂，其虽然降低了SOA产率，却可能将SOA的化学组成引向毒性更高的含氮有机物。未来在评估氨减排的环境效益时，有必要对这一新发现的化学机制给予充分考虑。

  成果发表于 Atmospheric Chemistry and Physics。论文第一作者为大气所博士研究生李晓颖，通讯作者为贾龙研究员，共同作者包括徐永福研究员。

  Li, X.Y., Jia, L.*, Xu, Y.F. NH3 Converts Criegee Intermediates to Nitrogenous Organics. Atmos. Chem. Phys. 2026, 26(6), 4479–4487. https://doi.org/10.5194/acp-26-4479-2026

CSVA动力学框架可显著提升WRF-Chem的有机气溶胶模拟能力

组内消息 2026-01-20

  近日，课题组与中国科学院大气物理研究所胡波研究员团队合作，在知名大气科学期刊《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》上发表了题为“Non-Ideal Treatment of Organic Aerosol Reveals Its Missing Sources and Improves PM2.5 Prediction”的研究论文。该研究首次将我们自主开发的CSVA模型（精细化气溶胶核壳动力学模型） 中的动力学框架，成功耦合至国际广泛使用的区域大气化学模式WRF-Chem中。

  研究发现，在不调整任何化学反应机制与排放清单的前提下，仅通过对有机气溶胶（OA）和颗粒水（LWC）的气粒转化过程进行改进，即可系统性提升模式对复合污染过程的模拟能力。基于华北平原冬季的案例模拟显示：有机气溶胶（OA）模拟偏差由-18.4% 显著降低至 -2.9%，PM2.5整体模拟精度提升近50%，气溶胶液态水含量（ALWC）及二次无机盐（SIA）的预测一致性也得到同步改善。该研究首次在区域尺度上验证了气溶胶内部传质动力学与非理想相互作用在污染模拟中的关键影响，这一框架为下一代大气化学模式的发展提供了新方向，对提升重污染过程预报准确率、支撑大气污染防治精准决策具有重要科学价值。

  在该工作中赵晓希博士为论文的第一作者，贾龙研究员和胡波研究员为共同通讯作者。

  Zhao, Xiaoxi, Zhao, Xiujuan, Liu, Z., Jia, L.#, Hu, B.#, 2026. Non-Ideal Treatment of Organic Aerosol Reveals Its Missing Sources and Improves PM2.5 Prediction. J. Geophys. Res. Atmos. 131, 1–16. https://doi.org/10.1029/2025JD044333

合作研究：生物质燃烧中间体老化颗粒物的毒性机制和健康风险

组内消息 2025-08-26

本课题组长期致力于研究水汽对二次有机气溶胶物理和化学性质的调控机制。近日，贾龙研究员与上海大学王舜瑶团队合作，在《Atmospheric Environment: X》上发表了一项重要研究成果，首次系统揭示了生物质燃烧产生的二次有机气溶胶（BBSOA）对人体肺上皮细胞的显著毒性作用。通过模拟高湿环境下生物质燃烧典型有机物（酚、愈创木酚和紫丁香酚）的大气转化过程，发现这些物质经光化学反应生成的二次颗粒物对肺细胞具有显著损伤作用。其中，酚类来源的颗粒物表现出最强毒性，能够诱导细胞产生大量自由基，引发炎症反应，导致肺细胞存活率降低近三分之一，并显著增加细胞凋亡比例。该研究不仅深化了对大气老化过程中生物质燃烧气溶胶健康风险的认识，也为评估区域传输背景下高湿污染事件的健康影响提供了关键科学依据。

Feng J.L., Zhang W., Zhou F., Jia L., Li X.Y., Yu Z.C., Zhu X.H., Zhang X., Qin T.C., Wang J.T., Wang S.Y. 2025. Secondary Organic Aerosol from Biomass Burning Intermediates Induced Significant Oxidative Stress in Human Lung Epithelial Cells, Atmospheric Environment: X, 100356, https://doi.org/10.1016/j.aeaoa.2025.100356