基于外场观测的大气二次有机气溶胶研究

二次有机气溶胶（SOA）是指挥发性有机物在大气中发生光化学氧化进入到颗粒相的产物,由于其具有强烈的环境效应、气候效应和人体健康效应,因此成为大气化学研究的热点. 然而由于SOA的复杂性和测量技术的限制,目前对SOA的研究还非常有限. 总体来说,对SOA的研究手段主要有三种方法：实验室模拟、模式模拟和基于外场观测的SOA研究. 由于SOA的研究非常广泛,本文仅综述了基于外场观测的SOA组成、来源和生成机制的研究,重点在于SOA组分的测量和总量的估算. 基于外场观测的SOA研究是随着技术的发展而发展的,早期的研究仅仅能对SOA的少数物种进行测量,主要是一些有机酸和多羟基化合物;也有利用一些假设对SOA进行粗略的估算,如受体模型法、非生物质燃烧水溶性有机物法;随着SOA实验室模拟研究和示踪物测量技术的发展,二次有机示踪物法真正做到了对特定前体物VOC生成SOA的估算;随着在线测量技术的提高,EC示踪/CO示踪和OC/EC比值法和基于气溶胶质谱（AMS）-正交矩阵模型（PMF）的方法被广泛应用于SOA的估算. 尤其是AMS-PMF联用方法的出现为SOA来源和生成机制的研究开拓了新的方向. 对AMS技术和示踪物技术的进一步联合和开发有望成为未来SOA研究重要的方向.     

基于实验室模拟研究二次有机气溶胶生成及老化机制

由于二次有机气溶胶（SOA）对气候变化、区域污染和人体健康具有明显的影响,因此受到了广泛的关注.基于实验室的方法可以在稳定可控的条件下探讨SOA的生成机制,其中环境烟雾箱和气溶胶生成潜势反应器是最常用的两种模拟工具.本文综述了基于这两种模拟工具对SOA产率的影响因素、SOA生成机制和SOA老化过程中性质演变特征的研究.影响SOA产率的因素主要包括OH暴露量,NO_x水平（VOCs/NO_x）,种子颗粒物的浓度及种子颗粒物的化学组成.SOA产率随着OH暴露量、VOCs/NO_x比值的增加均先增后减;种子颗粒物的存在会通过提高气态中间产物的凝结汇,从而促进物质从气相到颗粒相的转化;酸性种子颗粒物可以通过提高摄取系数并提供酸催化条件促进SOA的生成;种子颗粒物中的金属离子和矿物质也会通过催化作用或者影响氧化剂的产生等过程对SOA的生成和老化产生作用.本综述还总结了不同源排放气态前体物SOA的生成潜势以及生成SOA的特征.等效光氧化龄约为2~3 d时,汽油发动机排放生成SOA量达到最高值,增长倍数（SOA/POA,POA即为一次有机气溶胶）约为10~14,SOA生成潜势约为400~500 mg/kg fuel;生物质燃烧排放,在等效光氧化龄约为3~4 d时,SOA增长倍数最大,平均约为1.42~7.6;而其他源如天然气燃烧、餐饮等排放也具有很高的SOA生成潜势,天然气燃烧排放后SOA的增长倍数高达268倍,餐饮源排放SOA的增长倍数约为3~8倍.不同地区的实际大气中气态前体物氧化生成SOA的最高值出现在等效光化学龄为2~4 d时.综合不同研究中源排放和实际大气中前体物生成SOA演化特征发现,随着OH暴露量的增加,SOA的氧化态逐渐增加,O/C比约从0.2增长到1.3,O/C与H/C变化斜率均在-1到0之间,说明氧化机制可能包括生成羟基、过氧羟基以及羧酸基团的物质;氧化过程中SOA的挥发性逐渐降低,吸湿性逐渐增加.SOA生成过程中间态物种的测量技术开发、复杂体系下SOA生成机制的研究和SOA演化过程中特征的表征是未来SOA研究的重要方面.     

二次有机气溶胶估算方法比较研究

为研究北京夏季二次有机气溶胶（SOA）浓度,比较多种SOA估算方法的不确定性和在我国的适用性,在CAREBEIJING 2008大型观测期间在城市点北大点和郊区点榆垡点采集大气颗粒物PM_2.5样品,利用多种方法对二次有机碳（SOC）的浓度进行了估算,估算方法包括二次有机示踪物产率法、非一次源OC法、非生物质燃烧水溶性有机碳法（WSOC）和元素碳示踪有机碳/元素碳比值法.估算结果表明,二次有机气溶胶已经成为北京颗粒有机物的重要组成部分,夏季SOC可以占总有机碳（OC）的50%甚至更高。通过模拟我国典型的生物质燃烧,实测建立适合我国的获得了非生物质燃烧WSOC方法中的重要参数,即获得方法中重要参数生物质燃烧排放颗粒物中WSOC/OC的比值,我国生物质燃烧颗粒物中该比值平均为0.48±0.04.多种方法结果均表明,SOA已经成为北京颗粒有机物的重要组成部分,所占比例可以达到50%甚至更高.利用化学质量守恒模型（CMB）和示踪物产率法对颗粒有机物来源进行闭合发现,依靠目前的示踪物技术北京大气颗粒有机物中仍然有20%～27%的来源不清楚.通过综合比较了多种SOC估算方法,确定了各方法在我国的适用性： 示踪物产率法、非一次源OC法和EC示踪OC/EC比值法可适用于我国大气中SOC的估算,但是非生物质燃烧WSOC方法仅适用于我国大气中水溶性SOC的估算,但是不同方法之间存在的系统误差.本研究还对这几种方法的不确定性做了初步的分析,为其他研究者选择估算方法提供参考和依据.示踪物产率法仅估算了几种特定VOCs前体物对SOC贡献,因此低估了总的SOC,但是这种方法是目前唯一一种可以估算特定VOCs前体物对SOC贡献的方法;同样地,非生物质燃烧WSOC法仅估算了水溶性的SOC,因此也低估了总的SOC;非一次源OC法高估了SOC,这主要是由于未能解析出的一次源OC造成的.而且这种高估在城市地区更为显著,主要是因为城市地区一次源相对比较复杂造成的;非生物质燃烧WSOC法低估了总的SOC,而且这种方法仅适用于我国水溶性SOC的估算;EC示踪OC/EC比值法的主要不确定性来自于一次源OC/EC比值的确定,由于这个比值造成的单点误差最高可高估54%或低估64%.     

秸秆燃烧排放PM2.5特征及影响因素研究

生物质燃烧向大气中排放大量颗粒污染物, 在中国, 收获季节大量秸秆被直接露天燃烧处理, 对区域环境质量和人体健康造成严重影响. 对我国最主要的两种粮食作物玉米和小麦秸秆的露天燃烧进行模拟, 分析颗粒物排放水平, 特征及影响因素. 玉米和小麦秸秆燃烧PM_2.5排放因子分别为1082.8和835.7~897.3 mg/kg. 有机物是颗粒物最主要组分, 总量占PM_2.5质量的42%~66%. Cl^-和K⁺分别占PM_2.5总质量的4%~15%和2%~14%, K⁺/EC值为0.5~3.8. 各物种在颗粒物中所占比例与之前研究结果一致. 秸秆含水量和燃烧温度影响PM_2.5排放水平和组成特征. 随秸秆含水量增加, PM_2.5和OC的排放因子增加; 秸秆含水量增加, 燃烧温度逐渐降低, 由生物质燃料释放进入烟气中的K⁺和Cl^-比例逐渐减小导致二者在颗粒物中的比例降低. 我国每年由玉米和小麦秸秆露天燃烧排放的PM_2.5和OC分别为92.7 Gg和47.5 Gg, 在总量中占重要比例.     

北京市大气颗粒物中生物质燃烧排放贡献的季节特征

研究了1997年11月~1998年10月期间一年四季北京郊区十三陵(一号站)和市区天坛(五号站)采集的110个大气颗粒物样品中有机碳(OC)与水溶性钾(K⁺)的质量浓度变化. 利用指示物K⁺定性识别了春耕(清明)、麦收、秋收、秋季落叶等4个生物质燃烧过程. 对OC与K⁺数据进行了回归分析, 用以表征生物质燃烧的特征, 并在此基础上评估了生物质燃烧对北京市大气颗粒物OC的贡献. 春耕(清明)、麦收、秋季落叶期间回归斜率在两站点之间比较一致, 表现了生物质燃烧排放的区域性特点. 回归截距的差异反映了两个站点的不同属性. 1998年秋收时段北京市发生重污染事件, 二次有机碳大量形成, 生物质燃烧是主要排放源之一. 生物质燃烧排放具有季节性与周期性, 是北京市大气颗粒物有机碳的一个重要来源, 在生物质燃烧典型样品中, 其贡献高达三至六成.     

基于气溶胶质谱的二次有机气溶胶识别

二次有机气溶胶(SOA)是大气气溶胶十分重要的组成部分,也是目前人们认识最为薄弱的气溶胶组分.由于有机气溶胶化学组成的复杂性,对SOA进行有效的识别和估算一直是国际气溶胶研究领域的热点和难点问题.本研究尝试使用一种新方法来定量识别深圳冬季大气中的SOA:利用气溶胶质谱仪在线观测的高时间分辨率优势和质谱中的特征碎片离子,应用正定矩阵因子解析(PMF)模型对细粒子组分的主要来源进行解析,识别出其中的二次有机物.结果表明:深圳冬季大气细粒子中SOA浓度平均为9.41±6.33μg/m3,占总有机物质量的39.9±21.8%;相比于一次有机气溶胶(POA),SOA浓度水平变化较为平缓,体现了区域性二次污染物的特征.SOA/BC比值具有鲜明的日变化规律,且与Ox(O3+NO2)的日变化规律相似,说明SOA的生成过程显著地受控于大气光化学活性.深圳冬季大气SOA生成最活跃的时段约为9～15时,期间SOA/BC比值增长了122%.本文为研究我国大气二次有机气溶胶提供了一种新的技术方法和思路.     

机动车尾气二次有机气溶胶生成研究

二次有机气溶胶(SOA)是大气细颗粒物(PM_2.5)的重要组分，对大气能见度、公众健康以及区域或全球气候变化具有重要影响。在城市地区，机动车尾气排放的气态前体物在大气中氧化产生高浓度SOA,是城市空气质量下降的重要因素。本文综述了近些年机动车尾气SOA生成的相关研究成果，重点关注关键前体物的识别与排放表征、SOA生成特征、演化过程与影响因素，对比了不同研究得到的机动车SOA生成因子的差异，并提出新测量技术、新反应机制和新参数化方案将是未来研究重点关注的方向。     

高分辨质谱技术在大气棕色碳研究中的应用

大气棕色碳是目前碳质气溶胶领域研究的热点之一,由于其在近紫外-可见光区域有明显的吸光性,因而对区域辐射强迫和气候效应有重要影响。棕色碳既可来源于一次排放,主要为生物质和燃煤不完全燃烧;也可由挥发性有机物(VOCs)经大气光化学反应等二次生成。棕色碳分子组成十分复杂,而高分辨质谱技术以其超高分辨率和质量精确度,为在分子水平上表征复杂有机组分提供了有效手段。本文介绍了高分辨质谱技术结合传统分析手段在大气棕色碳研究中的应用现状,包括基于棕色碳分离的高分辨质谱联用技术的发展和基于高分辨质谱数据的棕色碳成分分析、来源示踪以及形成机理等,讨论了目前棕色碳研究现状以及存在的问题,展望了高分辨质谱技术在棕色碳研究中的应用前景。     

热脱附-单体稳定同位素技术测定挥发性有机物

采用热脱附与稳定同位素质谱联用技术分析了城市不同源及大气环境中挥发性有机物排放的单体同位素特征。系统考察了样品进样量、进样方式和样品分离度对同位素分馏影响情况。使用填有Tenax TA的吸附管采集汽油车尾气、汽油挥发、柴油车尾气、柴油挥发、溶剂挥发和餐饮油烟等污染源,以及城市不同功能区的挥发性有机物(VOCs)样品,不同污染源中挥发性有机物的稳定碳同位素δ13C值不同,97#汽油车尾气的δ13 C值偏重,平均值为-25.84‰,富集13 C;餐饮油烟的δ13 C值偏轻,平均值为-30.26‰。油品挥发比燃烧后以尾气的形式排放的苯系物δ13 C值重。厦门市各功能区挥发性有机物的δ13 C平均范围在-27.03‰~-25.40‰,接近于汽油和柴油挥发及尾气中的δ13 C值,表明厦门市空气中挥发性有机物以机动车排放源为主。     

大气颗粒物中有机硝酸酯的研究进展

有机硝酸酯是大气中挥发性有机物与自由基反应的产物,半挥发性的气相有机硝酸酯可以通过氧化反应或气粒分配作用进入颗粒相,是二次有机物的一个重要组成部分,逐渐引起大气化学研究者的广泛关注。颗粒相有机硝酸酯具有分子种类众多、理化性质复杂的特点,其全组分的测定有较高的难度,故目前开展的研究还较为有限。基于近年来国内外相关研究,本文对大气颗粒物中有机硝酸酯的形成机制、测定技术和估算方法进行了总结。随着测定技术的不断发展,外场观测已成为颗粒相有机硝酸酯的主要研究方法。热解析管激光诱导荧光系统(TD-LIF)和气溶胶质谱(AMS)为颗粒相有机硝酸酯的总量估算提供了方法,同时其较高时间分辨率的测定方法也为研究有机硝酸酯的大气行为提供更多信息。化学电离源质谱(CIMS)可以提供颗粒相有机硝酸酯的分子信息,有望在外场观测中得到广泛运用。在未来研究中,将外场观测研究、模型模拟和烟雾箱模拟实验相互结合,以实现对颗粒相有机硝酸酯的前体物追踪、大气化学过程的深入了解,为揭示大气颗粒物中有机硝酸酯的生成机制提供新的方向。     

聚合物支载的不对称有机合成

聚合物支载的不对称有机合成比相应的小分子合成体系有独特的优越性。本文综述了近10年来取得了较大进展的聚合物支载的不对称有机合成体系。     

有机电路及其基本元器件

半导体电路及其元器件是实现现代信息传递的重要组成部分,随着无机电路特别是硅基电路的研究发展进入瓶颈,有机电路及其基本元器件的研究对于电路及系统的未来发展意义更加重大。近十年来,有机电路及其基本元器件取得了飞速的发展,多种基本元件器性能已经达到可应用程度,特别是在显示领域,基于有机半导体制备的OLED显示电路已经成为新一代显示器的选择。同时,有机电路也因其所具有的低成本、可弯折、高透光等特性而具有了更多的发展空间。本综述从构成有机电路的各基本部件出发,以各部分器件在电路系统中的应用为线索,从系统信息采集、信息处理、信息存储和信息输出4个方面简述了各部分基础元件的发展情况,并以基于有机场效应晶体管的器件为基础,对器件的结构、电性能的优化以及所面临的问题进行了讨论。     

有机-无机复合骨修复材料

本文对近5年来有机/无机复合骨修复材料研究领域的进展进行了综述,根据材料组分的特点分析其在生物相容性、生物降解性、生物活性以及力学性能等方面的优缺点,同时探讨了目前骨修复材料领域存在的问题,并对今后人工骨替代材料的发展趋势作出了展望。     

有机/聚合物顶发射发光器件*

有机/聚合物顶发射发光器件可以解决传统底发射发光器件的一系列不足。高性能顶发射发光器件的实现,首先必须优化器件结构,其次对电子注入材料和空穴注入材料提出更高的要求。本文从提高顶发射器件中电子注入和空穴注入方法入手,综述了国内外有机/聚合物顶发射电致发光器件的发展历史,研究现状,最新进展及以后的发展方向。     

Coating and Gas Permeation Properties of Urushiol-Based Organic/Inorganic Hybrid Films

The silica and urushiol based organic/inorganic hybrid was prepared with TEOS and urushiol by sol-gel process. GLYMO, as a silane-coupling agent, was used to obtain crack-free homogeneous films in various molar ratios, and to improve the adhesion between corona-treated BOPP substrate and the coatings. Two kinds of coating solutions were prepared; one was composed of TEOS and urushiol, the other was a mixture of TEOS, GLYMO and urushiol. Urushiol created less cracks on the film in a narrow range of molar ratios. As the amounts of urushiol were increased, the coating solutions quickly became heterogeneous. GLYMO was sufficient to prevent microcracks on the coated film and provided homogeneous coating solution. TEOS/urushiol and TEOS/GLYMO/urushiol coating solution gave insignificant effect on the permeability coefficients of oxygen, nitrogen and carbon dioxide, because the unsaturated alkyl side chain of urushiol might retard the formation of a dense structure between the inorganic silicate and the organic urushiol phase. From the antibacterial test of uncoating PP substrate and the coated film with hybrid solution, the reduction of bacteria of coating film was calculated to be 99.8%.     

烟草中挥发性和非挥发性有机酸的快速测定

建立了气相色谱-质谱(GC-MS)法快速测定烟草中22种非挥发性、挥发性有机酸的分析方法。采用对甲苯磺酸-硫酸-甲醇(PTSA/H2SO4/CH3OH)酯化试剂对烟草样品进行一次酯化,生成的有机酸酯用GC-MS进行分析。结果表明,酯化时间从20 h缩短到1 h,非挥发酸回收率在93.4%~103.2%之间,相对标准偏差(RSD)小于4.2%;挥发性有机酸回收率在89.2%~99.1%之间,RSD小于3.5%。该方法具有简便、快速,结果准确等特点,用于测定部分烟草样品的挥发性、非挥发性有机酸,取得了满意的结果。     

有机酸和有机酸盐的静电离子色谱研究

 以涂敷了两性表面活性剂胆汁酸盐的十八烷基键合硅胶为固定相 ,以去离子水为流动相 ,选用电导检测器 ,研究了有机酸及其盐的同时分离 ;探讨了草酸钠、柠檬酸、苯甲酸钠溶液的色谱分离条件及分离机制 ,并应用于饮料中的苯甲酸钠和柠檬酸的定量测定。实验表明 ,这种以纯水为流动相的色谱过程 ,不仅具有快速简单、检测背景干扰小、重现性好等特点 ,而且有效地克服了二次环境污染 ,是一种对环境友好的分析方法。     

象形分子在有机化学及有机合成化学教学中的应用

激发学生学习兴趣,是提高课堂教学效果的关键。从化学科普网站收集象形分子,并用于有机化学及有机合成化学的课堂教学。通过象形分子形象逼真、妙趣横生、幽默及具艺术魅力的特点,调动学生学习的积极性和主动性,激发学习兴趣和热情,进而提高课堂趣味性,使教学内容形象生动。提高了教与学的效率和水平。     

绿色化学与有机合成及有机合成中的原子经济性

本文概述了有机合成和绿色化学的关系, 并介绍了原子经济性的概念及其在有机合成中的重要性。对21 世纪的化学发展提出了希望。     

有机太阳能电池给受体材料界面的微纳结构调控

有机太阳能电池因具有成本低、质轻、柔韧性好、可大面积印刷制备等优势,引起了人们极大的关注并成为现阶段有机电子学研究的重要热点之一。有机功能层中电子给体和受体界面特性对电池的功率转换效率影响很大,通过给受体界面的微纳结构化,可扩大给受体的接触面积、缩短给体和受体的距离、增强光吸收,能产生更多激子并促进激子有效分离,从而有效提高器件的电池效率。本文综述了纳米压印、自组装、溶剂挥发以及模板法等调控微纳结构的技术和方法,总结了基于微纳结构构建有机光伏器件的发展现状,并对目前微纳结构化方法和光伏应用中存在问题和研究重点做了简要评述,最后展望了该研究领域下一步的发展方向和应用前景。