有機硫酸酯是一類重要的二次有機氣溶膠，其質量濃度最高可達有機氣溶膠的30%左右，具有不可忽視的環境和氣候效應。然而，目前關于有機硫酸酯氣溶膠吸濕性及云凝結核活性的科學認識還非常有限。
圖1. 十一種代表性有機硫酸酯的化學式
與美國馬里蘭大學、中國科學院化學研究所、中國科學院地球環境研究所等國內外單位合作，中國科學院廣州地球化學研究所有機地球化學國家重點實驗室、深地科學卓越創新中心彭超博士（合作導師：唐明金研究員）使用蒸汽吸附分析儀、吸濕性串級差分電遷移率分析儀、云凝結核計數儀，研究了十一種代表性有機硫酸酯（見圖1）的吸濕性和云凝結核活性。研究發現，不同樣品的吸濕性存在著很大的差異：甲基、乙基、辛基和羥基丙酮硫酸酯具有較強的吸濕性，而十二烷基硫酸酯及六種芳香烴類硫酸酯在相對濕度為90%時仍未表現出顯著的吸濕增長。對于甲基、乙基及辛基硫酸酯，其吸濕性及云凝結核活性均隨著碳鏈長度的增加而減小，表明憎水性碳氫官能團的增加將顯著降低有機硫酸酯的吸濕性。
圖2. 甲基、乙基、辛基硫酸酯及其與硫酸銨內混氣溶膠在亞飽和（κgf）及過飽和（κccn）條件下的吸濕性參數
基于實驗測量的吸濕增長因子和云凝結核活性，他們計算了甲基、乙基及辛基硫酸酯在亞飽和（相對濕度小于100%）與過飽和（相對濕度大于100%）條件下的吸濕性參數κ值。如圖2所示，對于甲基和乙基硫酸酯，兩種條件下得到的κ值非常吻合，相對差異小于25%；而對于辛基硫酸酯，過飽和條件下得到的κ值是亞飽和條件下的2.4倍。進一步的研究發現，溶解度的限制以及液滴表面張力的降低是辛基硫酸酯的吸濕性參數在亞飽和與過飽和條件下存在較大差異的主要原因。
該研究受到基金委“中國大氣復合污染的成因與應對機制的基礎研究”重大研究計劃重點支持項目、博士后面上基金、科技部重點研發計劃和中國科學院對外合作重點項目等項目的資助。
文章信息：Peng, C., Razafindrambinina, P. N., Malek, K. A., Chen, L. X. D., Wang, W. G., Huang, R. J., Zhang, Y. Q., Ding, X., Ge, M. F., Wang, X. M., Asa-Awuku, A. A., and Tang, M. J.: Interactions of organosulfates with water vapor under sub- and supersaturated conditions, Atmos. Chem. Phys., 21, 7135-7148, 2021.
