加州大学河滨分校张劲松团队Nature Communications｜大气化学里程碑式突破 |首次直接测量异戊二烯臭氧化反应中的Criegee中间体

本文报道了加州大学河滨分校张劲松团队在Nature Communications上发表的研究，实现了大气化学领域的里程碑式突破——首次直接测量异戊二烯臭氧化反应中的Criegee中间体。背景方面，异戊二烯是对流层中最重要、影响力最大的不饱和碳氢化合物，其臭氧化反应被认为会生成高度活泼、寿命极短的Criegee中间体，该中间体在OH自由基生成、SO₂和NO₂氧化及二次有机气溶胶形成中具有重要作用。研究目的是解决长期以来由于Criegee中间体浓度低、寿命短且异戊二烯臭氧化反应网络复杂而难以直接观测的挑战。结论方面，研究团队利用近紫外腔衰荡光谱（CRDS）结合快速流动反应器，在7.5 Torr、293 K条件下，通过缩短反应时间至1秒以内，首次直接观测到与CH₂OO的振动态吸收特征相匹配的信号，并通过加入SO₂作为清除剂确认了中间体的存在。研究表明，低压条件下稳定化CH₂OO产率为21±1%，且稳定化Criegee中间体几乎全部由CH₂OO构成，四碳Criegee中间体（MVK-oxide和MACR-oxide）在该条件下几乎不发生稳定化。该工作不仅实现了异戊二烯臭氧化中Criegee中间体的首次直接观测，还建立了复杂臭氧化反应网络中捕捉关键瞬态中间体的实验框架，为大气化学模型提供了重要实验约束。