有機氣溶膠

有機氣溶膠是大氣氣溶膠的重要成分，在污染嚴重的城市地區一般佔PM2.5和PM10質量的20%～60%，而在偏遠地區大約佔P10的30%～50%。無論在污染地區還是在偏遠的背景地區，有機氣溶膠都是由數百種有機化合物組成的混合物，其中許多具有致癌、致畸和致突變性，如多環芳烴、多氯聯苯和其它含氯有機化合物。它們還能夠影響大氣能見度，是大氣光化學煙霧、酸沉降的重要貢獻者，可通過長距離傳輸對區域和全球環境產生重要影響。

隨著經濟的高速發展，中國出現了城市和區域性大氣顆粒物污染現象，有機氣溶膠日益成為大氣污染控制的關鍵污染物和控制的難點。

一次有機氣溶膠主要來源於烹調油煙、機動車排放、生物質燃燒、工業或民用燃油鍋爐釋放出的有機物，還有道路揚塵、瀝青、剎車塵、輪胎屑、室外香煙煙霧以及高等植物蠟、細菌活動和草本植物等。

大氣中的半揮發性有機物可通過物理和化學吸附形成二次有機氣溶膠，一些揮發性有機物可通過氣相化學反應轉化為低揮發性的物質並形成二次有機氣溶膠，其主要前體物是芳香族化合物，如苯、甲苯、二甲苯以及烯烴、烷烴、環烷烴、萜烯和生物排放的非飽和氧化物。

根據GC-MS測量的技術水平已經鑒別出有機氣溶膠含有正構烷烴、正構烷酸、正構烷醛、脂肪族二元羧酸、雙萜酸、芳香族多元羧酸、多環芳烴、多玶芳酮和多環芳琨、甾醇化合物、含氮化合物、甾烷、五環三萜烷以及異烷烴和反異烷烴等。

二次有機氣溶膠的形成是指氣相中的有機氣體氧化形成的低揮發性產物在粒子表面的濃縮、吸附，即揮發性有機物被氧化成半揮發性有機物和半揮發性有機物分配到顆粒相，形成的二次有機氣溶μ膠大多存在於粒徑小於2m的細顆粒物中。

揮發性有機物從氣相到顆粒相的轉化主要有三種機制：

第一、可揮發有機物在濃度超過飽和蒸汽壓時，低飽和蒸氣壓的有機物凝結在顆粒物上形成二次氣溶膠；

第二、氣態有機物在顆粒物表面以物理或化學過程吸附或吸收在顆粒物的內部，此過程可發生在亞飽和狀態；

第三、氣態有機物在大氣環境中發生氧化生成低揮發性物質，進而生成二次顆粒物。光化學煙霧是形成二次氣溶膠的重要途徑，其主要產物為有機硝酸脂和複雜有機化合物。天然源和人為源有機氣體均可形成二次有機氣溶膠。

半揮發性有機物通過物理和化學吸附可形成二次有機氣溶膠。通常將飽和蒸汽壓低於臨界蒸汽壓4000Pa的物質稱為半揮發性物質。由於蒸汽壓的限制，並不是所有存在於大氣中的VOCs都能形成氣氣溶膠。一般認為，6個碳以下的烷烴、6個碳以下的烯烴、苯以及低分子量的羧基化合物等都不能產生有機顆粒物。半揮發性有機物存在於氣態，直到其濃度達到某個臨界值時，吸附到合適的顆粒物表面或通過均相成核進入顆粒態。

大氣環境中的氣態有機物可通過氣相化學反應轉化為低揮發性的物質並形成二次有機氣溶膠。一定條件下，大氣反應的產物也可以發生成核過程而產生新的顆粒物，例如萜烯與臭氧反應的產物。氣態有機物在大氣環境中，還可通過顆粒物上的異相反應形成二次顆粒物。氣相反應產物進入顆粒相后，將與氣態氧化劑發生進一步反應生成另一代產物；通常，酸類對這些異相將起到催化作用，主要的催化劑有硫酸和硝酸。這些酸催化反應包括水合作用、聚合作用、半縮醛和縮醛反應、醇醛縮合。

2012年，美國研究員Andrew Rollins及其同事在加利福尼亞貝克斯菲爾德上空對有機氣溶膠的自然濃度進行了檢測。他們的觀察揭示了氣溶膠的重要的夜間增長模式，氣溶膠會隨著較高的氮氧化物濃度而增加，並在有可與硝酸鹽――這是形成有機氣溶膠的一個中間步驟――相互作用的高濃度有機分子存在時降低。他們的發現提示，減少氮氧化物排放――例如，通過使用燃燒較為清潔燃料的汽車引擎――可幫助減少氣溶膠的產生。

有機氣溶膠佔了大氣較低層中近半的小顆粒，它們對氣候和人類健康會有顯著的影響。