《利用同步輻射光電離質譜分析異戊二烯光氧化反應過程》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由張為俊擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用同步輻射光電離質譜分析異戊二烯光氧化反應過程
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：張為俊
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
異戊二烯是大氣中重要的生物類揮發性有機化合物，其光氧化反應可生成二次有機氣溶膠。二次有機氣溶膠是大氣氣溶膠污染的重要成分，會降低大氣能見度，影響氣候變化和危害人類健康。本項目基於雷射氣溶膠飛行時間質譜-光化學反應煙霧腔實驗系統，選擇具有典型代表的羥基啟動的異戊二烯光氧化反應體系，針對其二次有機氣溶膠的形成過程進行實驗。重點採用同步輻射光電離質譜探測和分析異戊二烯光氧化氣相產物，開展光電離質譜、光電離效率譜以及產物識別的研究。同時採用雷射氣溶膠飛行時間質譜實時線上測量二次有機氣溶膠粒子的粒徑和化學組分，通過分析對比尋找異戊二烯光氧化反應的示蹤產物。結合實驗研究和量子化學計算，了解源於異戊二烯光氧化的二次有機氣溶膠的產生過程和形成機理，從而為二次有機氣溶膠污染的防治提供科學依據。
結題摘要
二次有機氣溶膠是大氣氣溶膠污染的重要成分，它不僅會降低大氣能見度，影響氣候變化和危害人類健康，而且是中國灰霾天氣日益加劇的重要誘因之一。異戊二烯作為大氣中排放量最大的一種生物源揮發性有機化合物，其大氣光氧化反應是二次有機氣溶膠的重要來源。本項目基於實驗室模擬煙霧腔反應系統，選擇了具有典型代表性的羥基（OH）啟動異戊二烯光氧化反應體系，針對它們的氧化反應路徑及二次有機氣溶膠的形成機理進行了研究。開展的工作及取得的主要成果：（1）基於同步輻射光電離質譜(SRPIMS)技術與實驗室模擬煙霧腔反應系統的有機結合，在國際上首次實現了同步輻射光電離質譜用於煙霧腔反應系統氣相產物的線上檢測，為大氣氧化反應機理研究提供了新的特色工具和手段。（2）在異戊二烯單分子光電離和解離動力學研究的基礎上，利用同步輻射光電離質譜重點開展了羥基啟動異戊二烯光氧化反應氣相產物的研究。獲得了該反應氣相產物的質荷比-光子能量-離子強度的三維光電離質譜圖和特徵氣相產物的光電離效率譜（PIMS）；從而根據分子電離能的不同對光氧化產物的化學組分進行了準確確認，特別是其它質譜難以直接區分的同分異構體的分辨，從新的角度為異戊二烯大氣光氧化機理研究提供確切的實驗依據。此外還通過不同光照時間氣相產物的同步輻射光電離質譜的探測，研究了異戊二烯光氧化反應時間演化特性與二次有機氣溶膠的形成機制。（3）利用雷射氣溶膠飛行時間質譜對異戊二烯光氧化反應生成的二次有機氣溶膠粒子進行了實時線上探測，並結合粒子相產物的離線同步輻射光電離質譜研究結果，探究了異戊二烯光氧化反應的示蹤產物，分析了其可能的反應來源。在完成項目目標的基礎上，利用同步輻射光電離質譜進一步研究了與異戊二烯具有相似分子骨架的氧化衍生物甲基丁烯醇（MBO）的光氧化反應，在實驗的基礎上結合理論計算確定特徵氣相產物的電離能，從而對相關氣相產物進行了確認和歸屬，探討了MBO光氧化反應與二次有機氣溶膠的形成機理。此外還利用同步輻射光電離質譜技術和氣溶膠飛行時間質譜技術並結合理論計算，研究了大氣中重要人為源揮發性有機物苯系物的光氧化反應的反應機理。這些工作的完成不僅拓展了同步輻射光電離質譜技術在大氣化學與氣溶膠研究領域的套用；同時，對相關大氣光氧化反應及二次有機氣溶膠形成機理的深入理解具有重要的科學意義。
