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冬天的雾霾天里，气溶胶中存在一种重要的颗粒态硫 “储备体"—— 羟基甲烷磺酸盐（HMS），其在北方冬季雾霾期间含量较高。这种物质的形成机制及其在气溶胶中的生成速率调控因素，一直是大气化学领域的研究热点。最近南京大学刘腾宇副教授团队在《Environmental Science & Technology》上发表的研究，揭开了一个关键秘密：高离子强度竟然会让 HMS 的生成速率 “踩刹车"， 相较于稀溶液，其生成速率最高可降低一个数量级（10 倍）。

它是由溶解在水里的二氧化硫（SO?，主要以亚硫酸根 SO???、亚硫酸氢根 HSO??形式存在）和甲醛（HCHO）在水溶液里反应生成的，就像两种 “原料" 在 “水" 里熬出的 “汤"。过去科学家们觉得，云、雾里的水多，HMS 主要在这儿 “熬制"；可北方冬季雾霾时，气溶胶里的水也不少，那气溶胶就能否成为 “反应场所"？

为了验证这个猜想，研究团队构建了一套温度可控的气溶胶流动管实验系统，核心设计围绕 “模拟真实雾霾气溶胶特性" 展开：

（1）用硝酸铵（NH?NO?）溶液生成气溶胶，再通入氨气（NH?）把 pH 稳定在 4.6-5.1之间（这个 pH 下，SO???和甲醛的反应是生成 HMS 的主导途径）。

（2）通过改变 NH?NO?浓度，将气溶胶离子强度控制在 2-25 mol/kg 范围（基本覆盖雾霾气溶胶典型离子强度区间），模拟北方雾霾天的气溶胶环境。

（3）实验温度设定为 288 K（接近冬季大气温度），相对湿度（RH）维持在 64%-93% 以确保气溶胶呈液态，同时通过质量流量控制器控制 SO?与 HCHO的初始混合比，利用可调式注射器保证反应时间可变量化。

（4）仪器使用：使用高精度气体浓度分析仪测量厂翱₂（型号43颈-罢尝贰，罢丑别谤尘辞）、狈贬₃（型号SI2103，Picarro）和甲醛（型号G2307，Picarro）混合比，使用时间分辨率为1min的长飞行时间高分辨率气溶胶质谱仪（LongToF-AMS，Aerodyne Research）对气溶胶颗粒的质量浓度和化学成分进行表征。

实验数据显示，随着离子强度升高，HMS 的形成速率显著降低。当离子强度从 2 mol/kg 升高至 25 mol/kg 时，反应速率常数下降 5 倍；与稀溶液相比，最高降幅达 10 倍。这就像原本 “熬汤" 10 分钟就能成，现在得等 100 分钟 —— 高离子强度给反应装了个 “减速阀"。

团队分析后发现，离子强度主要影响了反应的 “核心引擎"—— 反应速率常数。虽然高离子强度可能会轻微改变 SO?、甲醛的溶解度（比如让甲醛更易溶），但这点影响远比不上对速率常数的 “压制"。他们还用Debye?Hu?ckel?Br?nsted?Davies方程拟合出了规律：离子强度越高，反应速率常数 k' 越小。

这个发现可不只是实验室里的 “小结论"，对理解北方冬季雾霾的 “化学逻辑"十分重要！团队用新发现的动力学参数进行了估算：在华北平原冬季雾霾典型条件下，气溶胶里 HMS 的形成速度，竟然比云、雾里慢 5 个数量级 —— 相当于气溶胶里 “熬一锅汤"，云、雾里早就 “熬好十万锅" 了。

这意味着，之前我们可能高估了气溶胶在 HMS “储备" 中的作用。那些冬季雾霾里检测到的高浓度 HMS，说不定主要还是云、雾 “熬制" 后，再 “转移" 到气溶胶里的；而气溶胶本身，因为高离子强度的 “减速阀"，很难成为 HMS 的 “主力生成场所"。

并且这个发现给大气模型 “提了个醒"。 以往大气模型在计算 HMS 浓度时，多直接采用稀溶液中的反应参数，未考虑气溶胶的高离子强度效应，导致模拟结果存在偏差。本研究为大气模型提供了关键的动力学参数，有助于更精准地模拟雾霾天气中 HMS 的真实浓度。另外，即使相同的离子强度，气溶胶组成也会有所不同，气溶胶组成如何调制HMS“熬制速度"，仍有待进一步研究。