有机气溶胶是PM2.5重要组成部分，来源复杂、成分繁多，其在分子水平的表征一直是大气化学研究的热点和难点。近日，中国科学院大气物理研究所周维副研究员和孙业乐研究员团队在此领域取得重要进展。团队将新型气溶胶汽化进样装置（VIA）与质子转移反应飞行时间质谱仪相结合，构建了VIA-PTR在线观测系统。这套系统可以把PM2.5中的有机颗粒快速“汽化”，再用质谱仪识别其中的分子，相当于给有机气溶胶做一次“分子级体检”。

结果表明，VIA-PTR能够较好捕捉北京冬季有机气溶胶的快速变化，与传统气溶胶化学组分在线监测结果具有较高一致性。该系统平均可解释35%的有机气溶胶质量，在污染过程中这一比例可提高至40%—60%，显示出良好的外场应用潜力。

与传统方法相比，VIA-PTR的优势在于“快”和“准”。它能在极短时间内完成颗粒物汽化，减少长时间加热造成的分子分解和碎裂，从而更好保留有机分子的原始信息。研究发现，北京冬季中等污染过程中，有机气溶胶主要由小分子含氧有机物组成，说明白天光化学反应是其形成的重要途径之一。

得益于高时间分辨率，VIA-PTR还捕捉到一次仅持续约10分钟的短时燃烧排放事件。仪器识别出儿茶酚、愈创木酚、左旋葡聚糖和呋喃等生物质燃烧示踪物，表明局地短时排放虽然持续时间很短，却可能快速推高PM2.5浓度，并对城市空气质量产生明显影响。

研究进一步指出，基于分子谱信息能够更细致地区分一次排放、新鲜生成的二次有机气溶胶以及老化二次有机气溶胶，为理解城市有机气溶胶来源和转化机制提供了更精细的分子证据。更为重要的是，VIA-PTR可用于探究有机物的气粒分配行为。

总体来看，该研究展示了VIA-PTR技术在复杂城市大气中开展有机气溶胶分子水平实时观测的潜力，为认识二次有机气溶胶形成、识别短时排放事件和改进污染模型提供了新的技术手段，也为大气复合污染成因研究和精细化治理提供了科技支撑。

上述成果发表在《npj Climate and Atmospheric Science》，得到国家重点研发计划（2024YFC3711900）、国家自然科学基金（42575127, 42305113）和中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项（XDB0760200）等资助。

文章信息：

Zhou, W., Yin, R., Zhang, Z., Zhao, J., Zeng, S., Liu, H., Li, Y., Xu, W., Yang, L., Chen, X., Kan, Y., Pan, X., Wang, Z., Xie, H., and Sun, Y., 2026: Molecular-level insights into organic aerosol evolution and gas-particle partitioning in Beijing using a vaporization inlet coupled with Vocus PTR-MS. npj Clim. Atmos. Sci., https://doi.org/10.1038/s41612-026-01484-8.

图1. 冬季观测期间VIA-PTR和ToF-ACSM测得的颗粒物组分对比

图2. 污染时段和短时生物质燃烧烟羽期间由 VIA-PTR 测得的有机物平均谱图