随着全球气候变化的加剧，野火发生频率和强度抬升。野火和生物质燃料燃烧排放是大气中有机污染物重要来源，探讨生物质燃烧排放有机质大气演化过程，包括日间OH自由基主导氧化过程和夜间NO3自由基主导的氧化过程，是深入认识其空气质量影响和气候效应的前提。酚类化合物是生物质燃烧排放的可生成二次有机气溶胶（SOA）和吸光性棕碳（BrC）的重要前体物，愈创木酚（guaiacol）是其中一种代表性化合物，常被当作生物质燃烧排放影响的重要示踪物和其人群暴露的标志物。尽管愈创木酚与OH自由基日间反应机制已被深入研究，其夜间NO3反应过程缺乏系统研究，目前已经报道的用相对速率法测得的NO3反应常数相差一个数量级。
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组与中山大学王海潮研究组合作，博士生张翔宇等通过大型室内烟雾箱（30 m³）对愈创木酚夜间NO3反应过程的模拟，利用质子转移飞行时间质谱仪（PTR-ToF-MS）实时在线测量愈创木酚等化学组分，利用腔增强吸收光谱仪（CP-CEAS）实时在线测量NO3，同时用相对速率法（图1）与绝对速率法（图2）对反应常数进行了测量。本研究用相对速率法与绝对速率法测定的愈创木酚与NO3的反应速率常数分别为(3.1 ± 0.2) × 10–11和(2.43 ± 0.19) × 10–11 cm3 molecule–1 s–1，两者较为一致，与量化计算结果也存在较好的一致性。此外，本研究还模拟了相对湿度对反应的影响，发现高湿度条件下愈创木酚与NO3反应受到抑制。结合本研究获得的动力学参数进行的估算表明，愈创木酚夜间对流层大气寿命平均只有分钟级，夜间NO3自由基对愈创木酚的大气降解起到了主导作用。然而，生物质燃烧烟气排放初期高浓度NO压制NO3浓度时，夜间愈创木酚大气寿命会相对延长，同时在高湿条件下其大气寿命也会增加。
本研究受到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、广东省科技厅、广州市科技局等项目的联合资助。相关研究成果近期发表在ACS ES&T Air期刊。
图1. 以邻甲酚（o-cresol）作为参考化合物对NO3与愈创木酚反应常数的相对速率测量（298 K，<5% RH）。
图2.（A）愈创木酚和NO3自由基浓度随时间变化情况（298 K，40% RH）；（B）NO3与愈创木酚反应的绝对速率图（298 K，40% RH），图（B）中斜率为拟合的绝对反应速率常数。
论文信息：Zhang,X. (张翔宇),Liu,H. (刘红霞),Cheng,J. (程健琳),Song,W. (宋伟),Wang,H. (王海潮),Zhang,Y. (张艳利),and Wang,X.* (王新明), 2025. Gas-Phase Oxidation of Guaiacol by NO3 Radicals: Kinetic Measurements and Implications. ACS ES&T Air. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsestair.4c00353
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