近日，国科大杭州高等研究院江桂斌院士工作室在大气中苯并噻唑类化合物液相转化机制及其对二次气溶胶潜在贡献方面取得新进展。相关研究成果发表于大气科学领域主流期刊Atmospheric Chemistry and Physics，论文题目为Potential Contribution to Secondary Aerosols from Benzothiazoles in the Atmospheric Aqueous Phase Based on Oxidation and Oligomerization Mechanisms。该论文的第一作者为博士后张群，通讯作者为傅建捷教授。
苯并噻唑类化合物（Benzothiazoles，BTs）主要作为硫化促进剂添加在橡胶产品中，属于高产量化学品，已在全球的城市室外大气中普遍检出。BTs常用作环境中检测轮胎磨损颗粒的示踪物，随着以轮胎磨损颗粒为代表的微/纳塑料的研究迅速发展，BTs成为一类受到日益关注的有机污染物，已有研究发现其具有一定的生态毒性。BTs在大气中能够发生气相光氧化反应生成多种氧化产物，然而，大气液相环境作为有机污染物转化的重要介质，尚未有BTs在其中的转化研究。
本研究针对大气中的典型BTs，系统开展了羟基自由基（·OH）引发的大气液相氧化模拟实验。结果表明，典型BTs与·OH的二级反应速率常数达到7.6–9.8 × 109 M-1 s-1，意味着BTs在云滴、潮解颗粒等大气液相环境中的寿命仅为数分钟至数小时。结合大气多种液相介质及气相中·OH浓度，估算出在平均·OH浓度下，液相中BTs的大气寿命较气相短一个数量级以上，凸显了液相反应在BTs去除与转化中的主导作用。
通过纳米颗粒追踪分析直接观测到液相光氧化过程中纳米颗粒的生成，通过液相色谱-Orbitrap高分辨质谱分析鉴定出大量含多官能团的低聚物。同时，离子色谱测定证实反应过程伴随高产率硫酸盐生成；紫外-可见光谱与荧光光谱测试进一步揭示产物具有显著吸光特性，提示其可作为大气棕碳的潜在来源。
该成果首次从速率常数、光学性质和产物特征等多维度阐明了BTs在大气液相中快速氧化并生成二次气溶胶的机制，为解释观测到的有机及无机二次颗粒物提供了新的前体来源，说明其对大气细颗粒物产生具有潜在贡献，也为评估交通密集地区BTs排放对大气化学和气候效应的影响提供了理论数据。研究团队指出，未来应加强对BTs在真实大气中的时空分布监测，进一步评估其氧化产物的毒理学风险及产生细颗粒的科学机制，以完善其对人群健康和区域气候影响的科学认识。
▲ BTs在大气液相光氧化模拟中的光学特性变化、降解过程和纳米颗粒物生成
▲ BTs的大气液相光氧化模拟中生成的复杂有机产物分布
研究工作得到了国家自然科学基金、中国科学院战略先导B、中国科学院青年创新促进会优秀会员项目、中国科学院基础研究领域稳定支持青年团队项目、杭州市博士后科研资助项目、国科大杭州高等研究院自主部署项目的支持。
论文链接：https://acp.copernicus.org/articles/25/13475/2025/
