含氧有机分子（OOMs）是大气中挥发性有机物（VOCs）经气相氧化或气溶胶表面的非均相反应生成的气态含氧有机物。作为连接VOCs氧化至二次有机气溶胶（SOA）生成的气态中间产物，OOMs在近年来被视为理解SOA生成机制的关键环节。然而，由于OOMs具有高度复杂的化学组成、宽泛的挥发性分布、多样的官能团结构等特征，其来源途径、生成机制及对SOA的定量贡献仍缺乏系统研究。

为此，大气物理研究所研究团队联合北京化工大学研究团队，于2024年1月在北京同时部署了基于I^–与NO3^–的化学电离质谱仪（CIMS），对OOMs的浓度与分子组成进行了实时在线观测与分析。研究结果表明，两种CIMS的结合可全面表征OOMs的理化特性，其中I-CIMS所测OOMs由CHO与CHON1类物种组成（59.8%和40.2%），而NO3-CIMS则主要检测到CHON_1–3类的含氮OOMs（74.8%）（图1）。

进一步分析发现，NO_x水平对含氮OOMs的生成具有重要的非线性影响（图2）。具体而言，在污染时段，当NO/NO₂小于1时，NO的增加会促进含氮OOMs的生成，而当处于NO/NO₂大于1的高NO环境时，NO的继续增加反而会抑制其生成。在清洁时段处于NO/NO₂小于0.1的高NO₂环境时，则主要由夜间氧化反应驱动含氮OOMs的生成。这一现象可归因于不同NO_x水平下多种氧化反应途径（如RO₂ + NO → RONO₂与RO₂ + NO → RO + NO₂等）之间的相互竞争。

气溶胶增长模型模拟结果表明，在新粒子生成（NPF）事件中仅NO₃-CIMS所测OOMs不足以驱动粒子增长，但若考虑I-CIMS所测OOMs则可完全解释甚至高估观测到的粒子增长。其中，低挥发性有机物（LVOCs）是粒子增长的主要贡献者，对3–7 nm和7–15 nm的粒子增长速率（GR_3–7与GR_7–15）的贡献率分别可达68.8%与77.4%（图3）。同时，由I-CIMS所测OOMs估算得到的凝结通量也可完全解释污染过程中SOA质量浓度的增长速率，表明其对粒子增长与SOA的生成均具有重要的驱动作用。

该研究成果以“Oxygenated Organic Molecules Drive Particle Growth and Secondary Organic Aerosol Formation in Beijing Winter”为题发表在《Environmental Science & Technology Letters》上。论文第一作者为大气所博士生张子珺，共同第一作者为赫尔辛基大学袁琪博士后，通讯作者为孙业乐研究员，刘永春教授和徐惟琦副研究员。本研究得到国家自然科学基金（42330605）、国家重点研发计划（2024YFC3711900）以及中国科学院战略性先导科技专项（XDB0760200）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.estlett.6c00009

图1. 观测期间所测OOMs的（a）碳氧化态（OSC）与碳数的关系以及（b-d）不同碳数和氧数下浓度占比的分布。

图2. 污染时段（Pp）与清洁时段（Cp）NO与NO₂的浓度关系，按(a) I-CIMS 和 (b-d) NO₃-CIMS所测的不同CHON类OOMs分图展示。

图3. （a）1月21日观测到的一次典型NPF事件。图中虚线与实线分别表示在不同模拟条件下得到的颗粒物粒径变化。（b）LVOCs与ELVOCs对颗粒物GR的贡献，以及模拟GR与实测GR随颗粒物粒径的变化对比。