海洋气溶胶空气-水界面单层模型的夜间氧化作用——中子反射法与原位红外反射吸收光谱（IRRAS）联用研究

摘要： 本文描述了针对海洋气溶胶空气-水界面单层模型的老化实验，该模型由典型糖脂——半乳糖脑苷脂（GCB）构成。研究发现海洋气溶胶中存在脂多糖，而GCB被用作这些更复杂脂多糖的替代物。研究分别考察了纯GCB单层膜、与棕榈酸形成的混合膜（棕榈酸在海洋气溶胶中含量丰富，且与GCB能形成稳定吸引性混合膜，尤其在亚相存在二价盐时），以及与棕榈油酸（棕榈酸的不饱和类似物）形成的混合膜。相比简单的单组分体系，这类混合膜是更真实的大气气溶胶模型。 我们专门设计了一套开创性的原位分析反应装置，首次将中子反射法（NR）与傅里叶变换红外反射吸收光谱法（IRRAS）结合，用于研究空气-水界面的混合有机单层膜。这两种技术的联用比以往更能精细观测多组分单层膜。通过互补的布儒斯特角显微镜（BAM）也研究了空气-水界面的结构。 本研究重点考察了一氧化氮自由基（NO3?）对有机膜的氧化作用——这是夜间大气中的关键氧化剂。结论表明：在具有大气相关时间尺度内，NO3?氧化无法完全移除脑苷脂单层膜，其饱和尾链会保留在界面。该现象普遍存在于纯水和盐水亚相，以及单组分和双组分膜中。分子不饱和尾段的行为更具变异性，受共沉积物种相互作用影响。最意外的是，我们发现亚相中CaCl2的存在显著延长了不饱和尾段的寿命——这为大气中物质滞留时间比简化模型系统实验室研究结果更长提供了新解释。因此，夜间海表微层产生的气溶胶在大气相关时间尺度内很可能仍覆盖着表面活性剂分子，这将影响液滴表面张力及化学物质跨空气-水界面的传输。