臭氧（O₃）作为室内环境中的主要氧化剂，可通过打印机、空气净化器等设备释放或经通风系统由室外渗入，其与清洁剂中挥发性有机物（VOCs）的快速反应是二次有机气溶胶（SOA）的重要来源。这类气溶胶因粒径微小（通常小于1微米）可深入人体肺部，且可能携带硝基、过氧基等毒性官能团，对呼吸系统及心血管健康构成潜在威胁。然而，现有研究对清洁剂中单萜烯、苯并噻唑类物质与臭氧反应生成颗粒物的化学组成实时动态监测，以及光照调控机制对反应路径的影响，仍缺乏系统性研究。针对这一难题，本研究通过多维度实验设计，利用提取电喷雾电离飞行时间质谱仪（EESI-TOF-MS）结合反应器实验，实时测量了臭氧与地板清洁剂反应生成的气溶胶的有机组成，首次系统阐明了紫外光照射下含氮有机气溶胶（CHON/CHN）及高氧化态分子（HOMs）的动态生成机制，研究成果为室内空气质量精准管控提供了科学依据。

实验结果显示，臭氧与清洁剂反应生成的气溶胶中，含氮有机化合物（CHON）和高氧化态分子（HOMs）的含量显著增加，同时导致有机气溶胶质量浓度的二次增加。在光照条件下，HOMs的相对含量从16%增加到20%，而颗粒物质量浓度从3.8 μg m^-3增加到7 μg m^-3，表明阳光穿透窗户会显著影响气溶胶的组成。此外，研究还发现，反应生成的含N化合物（CHON/CHN）可能通过臭氧与清洁剂中的苯并噻唑反应生成，其中包括咪唑、吡嗪/嘧啶和氮杂吲哚等化合物。本研究模拟室内光照和非光照条件下，清洁剂中VOCs与臭氧反应，阐明其二次生成的气溶胶的分子特征和可能生成途径，这对于室内空气质量的建模和人类健康影响的评估具有重要意义。未来，研究团队将进一步探索氧化剂对室内清洁剂臭氧化学反应中颗粒物形成的综合影响，以更全面地理解室内空气污染的形成机制和健康风险，为改善室内空气质量提供理论支持和技术指导。

图1.  A）对臭氧氧化反应与光氧化反应中EESI-ToF检测到的194种离子进行了层次聚类分析。聚类结果的划分线示于图1A左侧。层次聚类中的归一化信号强度采用彩色比例尺呈现，即信号强度呈线性变化：从深蓝色（归一化值-3）渐变为酒红色（归一化值3）B) 展示了从层次聚类分析中获得的各组强度随时间的变化曲线。通过颜色映射清晰地呈现了不同组别在反应过程中的动态变化特征。C)  显示了氧化反应（深色标记）与光氧化反应（浅色标记）下产生的四组典型离子的质谱图。所有信号均归一化至该组内最高有机峰的强度值，确保不同反应路径产物的可比性。通过对比可见，光氧化反应组别显示出更丰富的低分子量离子特征。

图2.  不同反应条件下由EESI-Tof-MS检测到的离子的高分辨率质谱图，其中图(A) 与图(B)分别代表臭氧氧化条件和光氧化条件下观察到的质谱图；图 (C) 由图 (A) 减去图 (B) 计算得到，代表两种反应条件下质谱图的差异。信号已归一化至观察到的最高峰的最大值。由于篇幅限制，仅标记了相对信号强度最高的物种，且图中标记的物种省略了钠离子（Na+）

本研究成果近期发表在Environmental Science: Atmospheres上，被推选为 该杂志亮点文章。论文第一作者为中国科学院广州地球化学研究所博士研究生徐谨立和潘天乐，通讯作者为中国科学院广州地球化学研究所胡伟伟研究员和Sasho Gligorovski研究员。本研究得到了中国国家自然科学基金、国际科学家研究基金、中国国家自然科学基金等资助。

论文信息

Xu, J.（徐谨立）, Pan, T.（潘天乐）, Feng, T.（冯婷婷）, Wang, Y.（王应坤）, Chen, W.（陈卫）, Hu, W.（胡伟伟）, & Gligorovski, S. (2024). Nitrogen-containing organic aerosols and highly oxidized molecules produced by reaction of ozone with floor cleaning detergent. Environmental Science: Atmospheres, 4, 1358-1367.

超链接：Nitrogen-containing organic aerosols and highly oxidized molecules produced by reaction of ozone with floor cleaning detergent - Environmental Science: Atmospheres (RSC Publishing)