有机硫（OS）化合物是二次有机气溶胶（SOA）的重要组分，它可以吸收太阳光并且影响颗粒物的吸湿性，影响气溶胶的成云特性，进而对气候产生潜在影响，OS的相关研究也因此备受关注。然而，现有的模型研究对SOA总量的估算显著低于大气实际观测值，OS对SOA贡献仍然未准确量化，解析OS的潜在生成机制对于准确评估其环境和气候效应具有重要意义。
近日，中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室Sasho Gligorovski研究员团队博士生邓惠帆等人首次提出在紫外光诱导下，二氧化硫（SO2）与真实环境收集的城市灰垢的非均相反应是城市区域有机硫化合特的一个潜在的重要来源。
本研究利用广州市区收集的城市尘垢样品，首次评估了SO2在真实城市尘垢样品的非均相动力学过程，其摄取系数随着相对湿度增加显著增加。研究基于实验室测量的动力学参数把多种真实大气环境的条件（如相对湿度、灰垢中的活性组分，以及这些组分在气相和建筑物表面的分配和交换速率）纳入动力学模型（KM-SUB）中，评估了影响SO2与城市灰垢非均相反应过程的多种因素。
图1.利用在线高分辨质谱检测SO2在城市灰垢表面非均相过程的气相产物。
此外，为解析这一复杂的化学过程的生成机制，研究团队利用二次电喷雾高分辨离子阱质谱在线检测非均相光化学反应过程（70% RH）的气相产物，并观察到OS的生成(图1)；并进一步利用气相色谱-质谱法对城市灰垢中的有机组分进行表征，其结果解释了导致OS 生成的活性物质，主要为脂肪酸（35.8%），其次为二羧酸（30.8%），芳香酸（24.3%）和烷烃（7.6%）(图2)。
图2.正离子模式下反应产物的Van Krevelen图和城市灰垢的有机组分。
最后，研究团队根据再分析数据（MERRA-2）估算了广州城市建筑的表面积，计算结果表明广州市核心区域的建筑表面摄取通量是气溶胶表面的15倍。据估算，SO2在广州市建筑表面的非均相光化学反应可以生成约20 ng m-3的含硫有机化合物，这一数值与中国超大型城市所测得的有机硫浓度处在同一数量级(图3)。
图3. 广州市建筑物表面积分布、建筑物表面与气溶胶表面摄取之比及建筑物表面OS排放通量
综合上述研究结果表明，SO2在广泛分布的城市建筑物表面上的非均相光化学反应转化是城市大气环境中OS一个潜在的重要来源。本研究可以为有效评估有机硫(OS)对二次有机气溶胶(SOA)的贡献和完善当前空气质量模型提供重要的科学依据。
相关研究成果于近日发表于由美国科学促进会（AAAS）出版的国际重要学术期刊《科学进展》期刊Science Advances。
论文信息：
HUIFAN DENG(邓惠帆), PASCALE S. J. LAKEY, YIQUN WANG(王轶群), PAN LI (李盼), JINLI XU(徐瑾立), HONGWEI PANG (庞宏伟), JIANGPING LIU(刘江平), XIN XU(许昕), XUE LI (李雪), XINMING WANG(王新明), YUZHONG ZHANG (张羽中), MANABU SHIRAIWA AND SASHO GLIGOROVSKI, Daytime SO2 chemistry on ubiquitous urban surfaces as a source of organic sulfur compounds in ambient air, SCIENCE ADVANCES, 8 (39). DOI: 10.1126/sciadv.abq6830
附件下载：