清華新聞網(wǎng)3月16日電（通訊員 趙一琦）在全球氣候治理背景下，基于有機(jī)胺吸收的碳捕集技術(shù)在國(guó)內(nèi)外快速大規(guī)模部署，這也是當(dāng)前最成熟、應(yīng)用最廣泛的碳捕集技術(shù)。然而，這些碳捕集設(shè)施在運(yùn)行中可能會(huì)導(dǎo)致有機(jī)胺逃逸排放，進(jìn)入環(huán)境大氣，從而影響空氣質(zhì)量和人體健康。近日，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院大氣污染與控制教研所蔣靖坤教授研究組與國(guó)內(nèi)外多家單位合作，結(jié)合大氣觀(guān)測(cè)和模型分析，在北京城市大氣中發(fā)現(xiàn)了多種可能與碳捕集相關(guān)的新興有機(jī)胺，解析了其濃度、變化特征和氧化產(chǎn)物等。研究可為實(shí)施減污降碳協(xié)同增效提供啟示。
研究團(tuán)隊(duì)在北京城市大氣中發(fā)現(xiàn)了五種新興有機(jī)胺，包括C2H7NO、C4H10N2、C4H11NO、C4H11NO2和C5H13NO2，可能分別為單乙醇胺、哌嗪、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二乙醇胺和甲基二乙醇胺，濃度中值為0.69-5.21pptv，與原來(lái)普遍觀(guān)測(cè)到的典型烷基胺（C3-C6烷胺）濃度水平可比。團(tuán)隊(duì)使用聚焦質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀（Vocus-PTR-TOF），于2024年夏季和秋季在清華大學(xué)校園站點(diǎn)開(kāi)展了大氣觀(guān)測(cè)，識(shí)別并持續(xù)檢測(cè)到這些新興的有機(jī)胺。2025年秋季，在同一站點(diǎn)采用自制的在線(xiàn)超高分辨率軌道阱質(zhì)譜儀（CI?Orbitrap），提高了質(zhì)譜峰分辨率（分辨率可高達(dá)14萬(wàn)），進(jìn)一步證實(shí)了C4H10N2、C4H11NO和C4H11NO2的存在。此外，團(tuán)隊(duì)使用Vocus-PTR-TOF檢測(cè)在產(chǎn)碳捕集設(shè)施下游煙氣樣品，也檢測(cè)到了信號(hào)顯著的C4H11NO、C4H11NO2和C5H13NO2等有機(jī)胺吸收劑。
圖1.基于Vocus-PTR-TOF和CI-Orbitrap識(shí)別的北京城市大氣中有機(jī)胺物種：（a）Vocus-PTR-TOF識(shí)別的有機(jī)胺質(zhì)量缺陷圖；（b）CI-Orbitrap識(shí)別的新興有機(jī)胺質(zhì)譜圖；（c）大氣中新興有機(jī)胺的濃度；（d）大氣中C2-C6烷胺濃度
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探究了新興有機(jī)胺及其氧化產(chǎn)物的變化特征。哌嗪（C4H10N2）與其主要氧化產(chǎn)物C4H8N2的大氣濃度變化存在明顯正相關(guān)關(guān)系，而大氣中C2-烷胺與其氧化產(chǎn)物C2-酰胺的濃度相關(guān)性較弱。大氣中C4H10N2及其主要氧化產(chǎn)物C4H8N2的日變化規(guī)律相似，與大氣中C2-烷胺及其氧化產(chǎn)物C2-酰胺存在差異。結(jié)合氣象參數(shù)和后向軌跡分析，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在該站點(diǎn)觀(guān)測(cè)到的新興有機(jī)胺可能受到西北和西南方向碳捕集設(shè)施的影響。
圖2.大氣中有機(jī)胺及其氧化產(chǎn)物的濃度變化：（a）C4H10N2與其主要氧化產(chǎn)物C4H8N2的濃度相關(guān)性和（b）日變化特征；（c）C2-烷胺與其氧化產(chǎn)物C2-酰胺的濃度相關(guān)性和（d）日變化特征
研究成果以“大氣中的新興有機(jī)胺：賦存及潛在的碳捕集相關(guān)性”（Emerging Amines in the Atmosphere: Occurrence and Potential Relevance to Carbon Capture）為題，于北京時(shí)間3月13日發(fā)表于《環(huán)境科技快報(bào)》（Environmental Science & Technology Letters）。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院2022級(jí)博士生趙一琦為論文第一作者，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授蔣靖坤和副研究員安肇錦為論文通訊作者。論文合作單位包括大連理工大學(xué)、南京信息工程大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、芬蘭赫爾辛基大學(xué)以及美國(guó)Aerodyne公司等。合作作者為實(shí)驗(yàn)開(kāi)展、數(shù)據(jù)采集和結(jié)果分析等工作提供了重要幫助與指導(dǎo)。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)“大氣霾化學(xué)”卓越研究群體等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1021/acs.estlett.6c00083
供稿：環(huán)境學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
