棕碳气溶胶通过吸收太阳辐射从而影响气候，生物质燃烧是棕碳气溶胶的重要来源。硝酸盐在气溶胶颗粒中占比逐年增加，然而硝酸盐对棕碳发色团的大气转化过程的影响知之甚少。

中国科学院地球环境研究所黄汝锦研究员团队研究了了生物质燃烧的三种典型的发色团(4-硝基儿茶酚、3-硝基水杨酸、3,4-二硝基苯酚）在不同的硝酸盐浓度，pH和温度下的液相光化学老化过程。研究表明：硝酸盐浓度越高、温度越高、溶液酸性越强，发色团的光漂白速率越快。增加硝酸盐浓度可显著提高表观光解速率，1 mmol/L硝酸盐条件下，三种硝基酚的表观光解速率是直接光解的3-3.5倍；温度从0℃升高到30℃，表观光解速率增加1.3-2.5倍。三种发色团的光降解反应动力学具有显著差异，可能与其化学结构有关。采用过滤式进样系统-化学电离-飞行时间质谱对这些发色团的光化学老化的产物进行了检测。光氧化过程首先在发色团的苯环上加入硝基和/或羟基，形成吸光效率更高的中间产物，出现短暂的光增强现象。进一步光氧化会使中间产物发生开环反应，生成甲酸、乙醛酸、丙二酸和硝基丙酸等氧化程度更高的小分子，出现持续的光漂白现象。研究强调了硝酸盐在棕碳发色团液相光氧化中的关键作用，改变了其老化途径，缩短了大气寿命。鉴于近年来中国气溶胶中硝酸盐质量分数逐年增加，这些结果对更好地理解棕碳发色团老化及其辐射强迫具有重要的意义。

该成果近期发表于《Environmental Science & Technology》期刊上。工作得到国家自然科学基金项目(41925015、42277092和42107126)，中国科学院战略重点研究计划(XDB40000000)，中国科学院项目(ZDBS-LY-DQC001)和新基石科学基金会科学探索奖的支持。

Yi Liu, Ru-Jin Huang, Chunshui Lin, Wei Yuan, Yong Jie Li, Haobin Zhong, Lu Yang, Ting Wang, Wei Huang, Wei Xu, Dan Dan Huang, Cheng Huang: Nitrate-Photolysis Shortens the Lifetimes of Brown Carbon Tracers from Biomass Burning, Environmental Science & Technology

文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.4c06123, 2024.

Figure 1. 4-NC、3-NSA和3,4-DNP在直接光解(左)和添加硝酸盐(1 mM) (右)的液相光老化过程中吸收光谱演变。

Figure 2. 硝酸盐参与的4-NC、3-NSA和3,4-DNP液相光氧化过程在不同条件下的大气半衰期τ_1/2。