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实验室研究中对水溶性有机氮化合物吸湿性质的新见解： 相态、 分子结构、官能团、氮氧化及仪器限制

吸湿性；水溶性有机氮

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.1 大气物理、化学交叉

亚微米气溶胶颗粒中的水溶性有机氮（WSON）化合物可能影响云滴活化，尽管具体物种及其吸湿特性仍不清楚。本研究系统地调查了11种具有代表性的WSON物种（5种氨基酸，6种硝基酚）。我们证明氨基酸（κ = 0.19–0.38）的吸湿性明显高于硝基酚（κ < 0.076），例外亮氨酸（κ ≈ 0.046），表明氨基酸作为云凝结核（CCN）具有更大的潜力。这些差异源于分子结构：较短的碳链和氢键基团（–COOH、–NH2）增强了水的亲和力，而芳香环则降低了亲和力。 我们的发现调和了长期存在的甘氨酸吸湿性差异，揭示了测量技术和相态对其吸湿性有显著影响（κ ~ 0.0001–0.38）。我们还观察到氮氧化态可能降低吸湿性，挑战了仅基于氧碳比（O：C）的传统假设。仪器比较显示，云凝结核计数器（CCNC）和电动力学平衡（EDB）在极高水溶性相对湿度（EH–DRH）化合物中精度优越，而吸湿性串联差动度分析仪（HTDMA）测量则易出现极低白华相对湿度（EL–ERH）化合物的伪影。气溶胶无机有机混合物官能团活性系数（AIOMFAC）模型在大多数WSON物种中表现较差，凸显了热力学参数化改进的必要性。这些结果强调了采用多种互补测量技术的重要性。这些发现不仅提高了WSON数据对未来研究的可靠性，也可能为推进气溶胶热力学模型（如AIOMFAC）提供重要参考。