羰基化合物是大气中一类重要的含氧挥发性有机物,在大气化学过程中扮演着关键角色,对生态环境、人体健康等都会造成重要影响,其在颗粒物上的非均相反应存在气粒分配等问题。矿物颗粒物和无机盐作为大气反应的主要介质,是大气颗粒物特别是PM2.5的主要贡献者。矿物颗粒物不同的比表面积和结构使其具有不同的物理性质以及化学反应活性,其沉降过程与呼吸、心血管系统疾病以及空气污染密切相关。无机盐受到二次转化、生物质燃烧、扬尘和海盐的影响,在环境中与各种物质反应,会影响降水酸度等,在地球化学物质循环过程中同样具有重要意义。目前的报道研究主要集中在于无机气体如NOX、SOy等在单一矿质颗粒物上的非均相反应,而在真实大气环境中有机气态污染物相较于无机气态污染物种类更多、其反应机制更加复杂,并且无机盐与矿物颗粒物常呈复合相聚集,有机气体与其的非均相反应往往是发生在多介质界面的。所以,研究大气中矿物颗粒物、无机盐以及羰基化合物三者之间的非均相反应机制具有重大意义。本文利用多种表征手段,一方面主要研究了颗粒物与无机盐在各自单独以及复合颗粒物在非均相反应前后的理化性质的改变;另一方面,采用质子转移质谱结合流动管反应系统,对于非均相反应气相界面的产物进行了定性定量分析;采用原位红外光谱和气相色谱质谱仪对于非均相反应的固相界面进行了定性定量分析。得出的主要研究结论如下:1.单一羰基化合物丙酮在三种矿物颗粒物α-氧化铝、α-氧化铁、二氧化硅均存在一定的物理化学吸附,在两种无机盐表面不存在物理化学吸附,且其吸附效率存在如下大小关系:Si O2＞Fe2O3＞Al2O3,同时无机盐抑制了丙酮在颗粒物上的吸附,硫酸铵比氯化钠抑制的程度更高。2.在单一羰基化合物丙酮反应体系下,对于环境因素的改变,在暗反应条件下,在矿物颗粒物表面依然是酮类物质的吸附占据主导,无机盐其表面不会对丙酮产生吸附,丙酮在无机盐表面不发生反应,在矿物颗粒物与无机盐共同存在的情况下,无机盐不会改变其表面反应产物,但无机盐的加入其在比表面积上会减小,推测一方面从物理层面上抑制了矿物颗粒物对于丙酮的摄取吸附反应,另一方面推断其可能会改变丙酮与矿物颗粒物吸附的结合位点;在40%的湿度下,水的吸附会抑制丙酮在各颗粒相表面的非均相反应吸附过程,但会促进表面游离羟基的产生;光照会促进矿物颗粒物表面的丙酮向乙醛的转化过程,无机盐表面光照依旧不会与丙酮发生反应,但无机盐的加入会影响矿物颗粒物表面丙酮向乙醛转化的过程;在热力学温度303K到323K的反应条件下,矿物颗粒物表面对于丙酮的摄取随温度升高而出现不同程度的降低,但在同一温度下,同种矿物颗粒物在整个一小时的反应时间内,所吸附的丙酮含量还是随时间的增长总体呈现增长态势。3.对于丙酮与丙酸的混合体系,单矿物颗粒物的时候,氧化铝表面以丙酸的吸附摄取占据主导;氧化铁的表面丙酮与丙酸都存在明显的吸附摄取,丙酸稍强于丙酮;二氧化硅表面则是以丙酮的吸附摄取为主;单无机盐体系对丙酮无吸附,对于丙酸硫酸铵无吸附,氯化钠表面有吸附。加入硫酸铵之后,氧化铝表面依旧是丙酸的吸附占主导;氧化铁表面对于丙酸的摄取降低,变为丙酮为主导;二氧化硅表面以丙酮吸附占主导。加入氯化钠之后氧化铝表面依旧是丙酸主导,氧化铁为丙酮主导,二氧化硅表面依旧是丙酮主导。无机盐的加入对于氧化铝和二氧化硅竞争机制影响较小,对于氧化铁表面的竞争机制有较大影响。4.颗粒相在非均相反应前后,其理化性质会存在一定的变化。宏观上,接触角几乎无变化;微观上,通过扫描电镜图分析其内部结构发生了较大改变。