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基于VIA-PTR实时测量北京冬季有机气溶胶分子组成

有机气溶胶；分子组成；气溶胶蒸发进样口；生物质燃烧，气粒分配

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.9 大气二次有机气溶胶

对有机气溶胶（OA）进行实时、分子水平的表征，对于理解其在大气中的演化过程至关重要，但由于传统技术固有的热分解和碎裂效应，这一目标仍具挑战性。本研究在冬季北京城区开展的观测活动中，部署了一套气溶胶蒸发进样口（VIA）与Vocus质子转移反应飞行时间质谱仪（PTR-TOF-MS）联用系统（简称VIA-PTR）。VIA-PTR系统表现出卓越性能：对二元羧酸标准品的热分解极小，其测得的总有机气溶胶质量浓度与气溶胶质谱仪（AMS）结果高度一致（R² = 0.88）。平均而言，VIA-PTR可量化总OA质量的35%，在污染事件期间最高可达60%。分子分析表明，颗粒相OA组成以低分子量、中等含氧量的CHO类化合物为主（约占80%），如小分子有机酸和酮类，主要由光化学生成过程驱动。VIA-PTR的高时间分辨率成功捕捉到一次持续10分钟的短暂生物质燃烧烟羽事件，并识别出儿茶酚和愈创木酚衍生物等特异性分子标志物。此外，正矩阵因子分解（PMF）解析出六个分子水平的OA因子，相比整体OA分析提供了更深入的来源信息。研究还发现，OA的颗粒相分数随污染强度和分子含氧量的增加而升高，但现有的平衡分配模型却低估了小分子物质的气粒分配系数。本研究结果凸显了VIA-PTR作为实时测量有机气溶胶分子组成平台的可靠性，并强调亟需发展能够综合考虑分子结构和污染情景的气–粒分配理论框架。