氣溶膠與空氣污染、氣候變化、人類健康密切相關。大氣中的氣溶膠如何生成、演化，進而影響人類健康，已成為全球學者、政府與公眾共同關注的熱點問題。其中人為源二次有機氣溶膠（SOA）主要由大氣中的氣態前體物通過氧化反應生成，是城市霧霾事件的元兇之一；與此同時，SOA具有高氧化潛勢，意味著SOA比其他氣溶膠組分有著更高的健康風險。在諸多前體物中，來自道路交通與生物質燃燒的芳香烴類化合物被認為是最重要的SOA前體物。大量觀測數據顯示，芳香烴類化合物的氧化產物主導了中國超大城市的霧霾污染事件，然而芳香族SOA的生成機制目前仍尚不明確。
華東師范大學生態與環境科學學院姜建惠青年研究員與國際同行合作，基于歐洲核子中心CLOUD煙霧箱模擬了典型城市霧霾的生成與氧化過程，在分子水平解析了芳香族化合物的多代氧化機制，并結合區域空氣質量模型評估了二次氧化過程對歐洲人為源有機氣溶膠的貢獻。該研究成果以“Anthropogenic organic aerosol in Europe produced mainly through second-generation oxidation”為題，于2025年3月10日發表在Nature Geoscience。
華東師大科研團隊聯合國內外學者揭示人為源二次有機氣溶膠的多代氧化機制
該研究定量闡釋了三種芳香族模式物種（甲苯、1,2,4-三甲苯與萘）氧化生成SOA的過程，從分子水平揭示了芳香烴氣相老化機制。結果顯示，多級連續氧化對人為源二次有機氣溶膠的生成至關重要。二次氧化過程可將氧化產物飽和蒸汽壓降低數個數量級，同時顯著提升芳香族二次有機氣溶膠產率（圖1）。
圖1. 甲苯、三甲苯和萘氧化產物的2D-VBS的揮發性分布與累計產率
在此基礎上，該研究更新了空氣質量模型的芳香烴氧化生成SOA參數，進而在區域尺度評估了二次氧化過程對歐洲人為源有機氣溶膠的貢獻，發現歐洲超過70%的人為源有機氣溶膠（AOA）暴露來自二次氧化過程（圖2）。二次氧化過程導致遠離排放源的郊區同樣受到影響。由于二代氧化產物相較其他有機氣溶膠組分有著更高的氧化等級，其對人類健康的影響更為顯著，未來需要制定更為嚴格的芳香族化合物減排政策來保障人類健康。
圖2. 人為源有機氣溶膠（AOA）濃度分布與二次氧化生成ASOA（ASOA_2nd）對AOA的貢獻
這一研究由華東師范大學聯合國內外58位學者共同完成。華東師范大學生態與環境科學學院姜建惠研究員、瑞士保羅謝爾研究所Christopher R. Hoyle、Imad El Haddad研究員為論文的共同通訊作者。合作單位包括瑞士保羅謝爾研究所、奧地利因斯布魯克大學、芬蘭赫爾辛基大學、歐洲核子中心（CERN）、德國法蘭克福大學等26所高校及研究機構。
本研究得到科技部重點研發計劃項目（2023YFC3710400）、國家自然科學基金（42207122）以及上海市科委浦江項目（21PJ1402800）的資助。
附：
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41561-025-01645-z
來源｜生態與環境科學學院、科技處 編輯｜竇雨蕭 編審｜郭文君
