選択された短鎖脂肪族エーテルの光酸化による二次有機エアロゾルの生成ポテンシャルと光学特性を探る

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J Environ Sci (China).2020 Sep;95:82-90. S1001-0742(20)30131-5. doi: 10.1016/j.jes.2020.03.050.Epub 2020-04-16.

選択された短鎖脂肪族エーテルの光酸化による二次有機エアロゾルの生成ポテンシャルと光学特性を探る

Exploring the formation potential and optical properties of secondary organic aerosol from the photooxidation of selected short aliphatic ethers.

Jianqiang Zhu
Jianlong Li
Lin Du

PMID: 32653196 DOI: 10.1016/j.jes.2020.03.050.

抄録

6種類の短鎖脂肪族エーテルの二次有機エアロゾル(SOA)形成ポテンシャルを調べた。エーテルの光酸化により形成されるSOAのサイズ分布,質量濃度,収率を異なる条件下で測定した。その結果、6種類のエーテルはいずれも種なし、NOフリー条件でもOHラジカルと反応してSOAを生成できることがわかった。また、６種の無種子実験の質量濃度は１０μｇ／ｍ以下であり、ＳＯＡ収率はいずれも１％以下であった。硫酸アンモニウム種子粒子を含む系では、SOA生成量の強い増加が見られたが、高NO条件ではSOA収率が低下した。オフライン法を用いてSOA組成を分析した。赤外線スペクトルから、粒子相中にカルボニル酸やアルデヒド類を含む複雑な成分が存在することが示された。さらに、フィルター水抽出物を紫外可視分光光度計及び蛍光分光光度計を用いて分析した。新鮮なメチルn-ブチルエーテルSOAについては、280nmに最大の吸収ピークが発生し、300-400nmにわずかに吸収が存在することがわかった。励起-放出マトリックスは、蛍光スペクトルによると、励起/放出=470nm/480nmに明瞭なピークを示した。これらの知見は、最終的に大気モデルに組み込むことが可能なエーテルSOAの生成に関する重要な考察である。

Secondary organic aerosol (SOA) formation potential for six kinds of short aliphatic ethers has been studied. The size distribution, mass concentration, and yield of SOA formed by ethers photooxidation were determined under different conditions. The results showed that all six ethers can generate SOA via reaction with OH radicals even under no seed and NO-free condition. The mass concentration for six seedless experiments was less than 10 µg/m and the SOA yields were all below 1%. The strong increase in the SOA formation was observed when the system contained ammonium sulfate seed particles, while SOA yield decreased under the high-NO condition. SOA composition was analyzed using offline methods. Infrared spectra indicated that there are complex components in the particle-phase including carbonyls acid and aldehydes species. Moreover, the aqueous filter extracts were analyzed using ultraviolet-visible spectrometer and fluorescence spectrophotometer. For the fresh methyl n-butyl ether SOA, the largest absorption peak occurs at 280 nm and there exists slightly absorption in the 300-400 nm. Excitation-emission matrices display the distinct peak at excitation/emission = 470 nm/480 nm according to the fluorescence spectrum. These findings are important considerations of formation for ether SOA that can eventually be included in atmospheric models.