众所周知硫酸有助于形成微小的气溶胶颗粒，在云的形成中起着重要作用。新研究表明二甲胺能极大地促进新粒子的形成，首次观察了硫酸和二甲胺中性(即无电荷)成核簇的形成。在此之前，只能检测含有两个硫酸分子的中性团簇。然而在本研究中检测到含有14个硫酸和16个二甲胺分子的分子簇，并从一个分子开始，实时观察到它们通过单个分子的结合而生长。此外这些测量是在与大气水平相对应硫酸和二甲胺浓度下进行的(每1 x 1013个空气分子中少于1个硫酸分子)。硫酸分子与水、氨结合形成团簇和颗粒的能力已被公认多年。然而以这种方式形成的团可以在大气中存在条件下蒸发。
博科园-科学科普：相比之下，硫酸和二甲胺体系形成颗粒的效率要高得多，因为即使是最小的团簇也基本稳定，不会蒸发。在这方面，二甲胺可以起到“超级粘合剂”的作用，因为当与硫酸相互作用时与硫酸分子之间的每一次碰撞都将它们不可逆转地结合在一起。目前大气中的硫酸和胺主要是人为来源。硫酸主要来自于二氧化硫的氧化，例如，从畜牧业中提取的胺。用来测量中性簇的方法利用了一个质谱仪和一个化学电离源的结合，这是由法兰克福大学和赫尔辛基大学共同开发。这些测量是由欧洲核子研究组织(CERN，欧洲核子研究组织)的云室(宇宙离开室外液滴)国际合作进行。
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这一结果使我们对一个可能与大气颗粒形成有关的化学系统有了非常详细的了解。气溶胶粒子通过云形成影响地球的气候：云只能形成所谓的云凝结核(CCN)，它作为凝聚水分子的种子。在全球范围内，大约有一半的CCN起源于一个次要的过程，其中包括在第一步就形成小簇和粒子，然后生长到至少50纳米。从硫酸和二甲胺中观察到的颗粒形成过程也可能与CCN的形成有关。高浓度的CCN通常会形成高浓度的小液滴，而较少的CCN则导致云朵中几乎没有大滴。地球的辐射、气候和降水模式都可以通过这种方式受到影响。部署的方法也将为未来测量其他化学系统中的粒子形成打开一个新窗口。
即使在严重污染的空气中，新粒子的形成(NPF)也可能发生在大气中。最近发表在《科学》上的论文中，研究人员描述了多年来在中国进行的空气质量检测，以及发现了什么。NPF发生在大气中，当某些成分自发地聚集在一起，导致新的粒子形成。先前的研究表明，NPF只出现在相对原始的空气中，因为在污染的空气中颗粒往往能清除前体。在这一新的努力中，研究小组发现了证据，表明这些结论是错误的——他们已经在中国人口稠密和污染严重的地区发现了NPF的证据。理解NPF很重要，因为它对全球变暖有影响，NPFs可能导致一种能捕获热量的云的形成。
为了更多地了解这些数据和中国的总体空气污染情况，在上海设立了空气质量监测站，研究了从2014年到2017年的数据。在分析监测站捕获的颗粒的化学性质时，研究人员发现了NPF前体蒸汽的证据，以及大量实际的NPF聚集物——尽管空气中存在大量其他颗粒。研究人员认为NPF事件是由硫酸-二甲胺-水成核引起的，其中包括硫酸二聚物。为了更好地理解是如何形成的，研究人员将真实数据输入到一个模型中，并模拟上海和中国其他大城市的空气状况。发现硫酸的浓度足以解释在高冷凝期间颗粒的形成和生长，还发现了证据表明更大的集群增长可能是由于存在其他凝结的有机物。研究不仅表明NPF可能发生在严重污染的空气中，而且它对全球变暖的影响可能比人们想象的要大。
博科园-科学科普｜参考期刊：science，PNAS｜研究/来自：法兰克福歌德大学
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