近年来，我国控制一次气溶胶排放日趋严格，使二次气溶胶在颗粒物污染中的占比逐渐增加。二次有机气溶胶（SOA）是二次气溶胶的重要组分，挥发性有机物（VOCs）的光化学反应是形成SOA的一个重要过程，即有机/无机气体在颗粒物表面的气-固非均相反应促进了颗粒物增长及雾霾形成，而颗粒物表面的过渡金属能够加速大气中污染物的转化。已有研究发现有机/无机污染气体可在沙尘表层发生非均相反应，导致颗粒物粒径、化学组分及光学特性等性质的变化。在我国西北地区，沙尘是大气颗粒物的重要组分，二次气溶胶形成机制可能有别于其它地区，故关注沙尘污染事件中大气VOCs组分及颗粒物化学组成的变化将有助于理解大气二次气溶胶的形成机制。

　　近期，中国科学院地球环境研究所的VOCs监测及其环境效应研究团队，基于大气VOCs、颗粒物化学组成、无机气态污染物的监测数据，探索沙尘事件中VOCs的来源及转化过程，验证了沙尘对VOCs大气光化学反应的影响。此研究成果有助于深入理解西北地区沙尘参与下的二次气溶胶形成机制，提高颗粒物模式模拟的精度，增强对污染控制技术和政策的科技支撑。

　　研究显示西安市冬季大气中VOCs的组成主要受局地人为源排放影响，包括机动车尾气（占比25%）与生物质燃烧（占比18%）等，远距离传输对西安市大气VOCs影响较小。在沙尘过境时，大气中VOCs浓度迅速降低，并在沙尘后半期达到最低值（8.3 ppbv，图1）。更为重要的是，随着沙尘天气的持续，大气VOCs中各化学组分老化程度存在差异，活性较强组分与活性较弱组分的比值（如：甲苯/苯，T/B；二甲苯/乙苯，X/E）在沙尘天气后半期达到最低值（图2）。

　　数据显示大气扩散、排放源变化和区域传输并非造成沙尘后半期较低浓度VOCs及其组成老化的原因。沙尘过境期间，同源的同分异构体（反式/顺式-2-丁烯）比值迅速减小，直接证明是沙尘加速了VOCs的转化，导致大气VOCs浓度的下降（图3）。颗粒物化学组分分析也显示，随着VOCs的转化，颗粒物中的二次组分，如二元醛（乙二醛、甲基乙二醛）、硝酸盐、硫酸盐占比增加(图4)，即沙尘过程中VOCs加速转化，形成了二次气溶胶前体物。

　　该研究成果近期发表于SCI期刊Atmospheric Chemistry and Physics，论文第一作者为薛永刚助理研究员，通讯作者为曹军骥研究员和黄宇研究员。该工作并受国家重点研发计划(2016YFA0203000)、国家自然科学基金(Nos. 41805107, 41573138, and 21473108)资助。 

　　Xue, Y., Huang, Y., Ho, S. S. H., Chen, L., Wang, L., Lee, S., and Cao, J.: Origin and transformation of ambient volatile organic compounds during a dust-to-haze episode in northwest China, Atmos. Chem. Phys., 20, 5425–5436.

　　文章链接：https://www.atmos-chem-phys.net/20/5425/2020/

　　 　

　　图1. 清洁天-沙尘过境-过渡期-灰霾期颗粒物浓度、VOCs浓度及大气边界层高度变化趋势。

　　 　

　　图2. 研究期内VOCs标识物比值（甲苯/苯，T/B；二甲苯/乙苯，X/E）及颗粒物浓度变化趋势。

　　 　　

　　图3. 反式-/顺式-2-丁烯比值在沙尘-灰霾事件中变化趋势。

　　 

　　图4. （a）醛酮类VOCs浓度，丙酮/甲基乙二醛比值，（b） 颗粒物碳组分，（c）颗粒物水溶性离子时间变化。