大气中含氮有机物（Organic nitrogen, ON）约占活性氮总量的30%，对空气质量、气候以及人体健康有重要影响。前期研究表明，有机胺参与大气光化学反应是ON的一个重要来源，然而有机胺作为还原性活性物质，能否与颗粒相中氧化剂直接作用，目前尚不清楚。有机过氧化物（Organic peroxides, OP）是气溶胶中重要氧化剂。全球生物源挥发性有机物（BVOC）是人为源VOC排放量的7倍左右，其氧化生成的颗粒相OP具有界面活性，能否与气相的有机胺发生化学反应并贡献ON？

针对这一问题，中国科学院广州地球化学研究所王新明研究员和邱钧霆副研究员等，基于前期的用于气液界面的实验方法，系统研究了代表性的BOVC（α-蒎烯和石竹烯）生成的一类OP（α-hydroxyalkyl hydroperoxides, α-HH）和乙胺、丙胺、二甲胺等大气有机胺的界面化学反应。

研究发现，α-HH暴露于有机胺之后浓度明显减少，生成物检测（图1，图2）证实了胺与α-HH在气液界面发生了反应，但α-HH并未氧化胺生成高价态含氮化合物，而是聚合生成高分子量的ON（反应路径见图3）。同时，基于α-蒎烯生成的α-HH信号减半时乙胺的暴露量（图1B），估算出常见大气乙胺浓度水平下，α-HH与胺的界面反应与α-HH自身水解的速率相当，是α-HH的一个重要消除途径，并能贡献ON生成。此外，前期实验室研究和外场观测发现α-蒎烯的氧化产物可与胺生成高分子量ON，且一直认为这类ON是松油醛和胺缩合而成。松油醛主要由α-HH分解生成（图3B），本研究结果发现α-HH相较于松油醛，其与乙胺的反应速率至少要快6倍以上（图4）。因此，这类ON，特别是在早期氧化阶段，可能以α-HH与胺的界面反应途径更快生成。本研究工作提出的颗粒相中ON生成的新机制，拓展了对大气ON来源认识，未来可考虑将这一生成途径融入模型，以提升大气ON生成模拟的准确性。

本研究受到科技部重点研发项目（2022YFC3701103）、国家自然科学基金委创新研究群体项目（42321003）、国家自然科学基金面上和青年项目（42477112, 42107118）的联合资助。相关研究成果近期发表于NI期刊The Journal of Physical Chemistry Letters。

论文信息：

Junting Qiu（邱钧霆）, Mingxi Hu （胡明熙）, Shinichi Enami, and Xinming Wang（王新明）*. Amines React Rapidly with α-Hydroxyalkyl Hydroperoxides at the Air–Liquid Interface to Form Organic Nitrogen. The Journal of Physical Chemistry Letters 2025, in press.

论文连接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.5c03055

图1 (A)石竹烯和(B) α-蒎烯生成的α-HH暴露于不同浓度乙胺的信号强度

图2 (A)石竹烯和(B) α-蒎烯生成的α-HH暴露于相同浓度，不同种类有机胺以及氨气的信号强度，(C)和(D)中展示了对应生成物

图3 (A)石竹烯和(B) α-蒎烯生成的α-HH与有机胺的反应路径

图4 α-HH和松油醛与乙胺反应速率的对比。第一组实验（3 min）为α-HH与乙胺的反应；第二组实验（90 min）为α-HH分解生成松油醛之后与乙胺的反应；第三组实验使用了松油醛的标准品。