甲磺酸在大气中形成和增大微小颗粒物过程中的作用

海洋浮游植物释放的二甲基硫（DMS）是大气硫的重要天然来源。DMS在大气中氧化后主要生成硫酸（SA）和甲磺酸（MSA）；其中MSA在10°C以下的产率甚至高于SA。过去已知SA能与氨气（NH₃）结合，触发新颗粒生成，并进一步长大成为云凝结核（CCN），从而影响云的形成与气候。但MSA在此过程中的作用长期不明确。本研究利用欧洲核子研究中心（CERN）的CLOUD大型模拟舱，在接近真实大气条件下开展实验，首次证实：在−10°C以下，MSA可与氨气高效协同成核，成核速率与SA-NH₃体系相当；更关键的是，MSA与SA还能“联手”协同成核，共同与氨气形成多酸分子团簇。即使在氨气浓度极低（远低于典型大气水平）的情况下，只要温度≤9°C且相对湿度≥40%，MSA仍能驱动颗粒以接近理论极限的速度生长。由于在寒冷海洋区域（如极地、高纬度海域），MSA与SA通常浓度相近、共存广泛，因此该机制可使新粒子生成速率提升最高达10倍，颗粒生长速率提升最高达2倍——远超仅考虑SA-NH₃的传统认知。全球模型模拟进一步表明，MSA的参与可显著提高云凝结核浓度，尤其在北极等寒冷洁净海域效果最突出。研究据此提出：MSA很可能是当今及工业革命前寒冷、洁净海洋大气中生物源颗粒形成的关键驱动力之一；然而，当前所有主流全球气候模型均未纳入这一重要过程，可能导致对云和气候反馈的评估存在系统性偏差。