大气气溶胶是分散在大气中的固态或液态颗粒形成的一种大气物质,早已为人们所关注。随着环境污染问题的发展,科学家们认识到大气气溶胶的污染特性与其物理化学性质,以及在大气中的非均相化学反应有着密切的关系,并造成一系列的环境问题,如臭氧层的破坏、酸雨的形成、烟雾事件的发生等。大气气溶胶的这些环境作用,已酿成全球性环境问题,引起了全世界的重视。此外,气溶胶对人体健康、生物效应也有其特有的生理作用,因此,大气气溶胶是当今大气化学研究中最前沿的领域,对气溶胶与气候变化的研究则是这一研究领域的重要组成部分。为此,研究不同气溶胶的来源、组成、粒度及其光学性质是探讨气溶胶对气候影响的重要内容。了解气溶胶对全球气候的影响及其作用机制以及在地圈-生物圈中的过程,已成为科学家们必须面对的最为突出的研究任务。
近年来,随着测试技术的不断提高,通过化学的研究,对天然气溶胶和人为气溶胶定量化评估,已逐渐成为可能。由德国美茵茨马普化学研究所、比利时安特卫普大学和根特大学与巴西圣保罗大学的科学家们共同组成的国际科考队不久前对亚马逊河流域热带雨林产生的天然气溶胶进行了细致的考察研究。为了避开人类活动造成的污染因素对天然气溶胶研究的干扰,科学家们选择在雨季在亚马逊河流域的偏远地区开展他们的测试研究工作。在研究中他们惊奇地发现,亚马逊热带雨林区域内的大气气溶胶中竟然包含两种以前从未被人们发现的化合物,而它们是橡胶基质经感光氧化作用后生成的!
橡胶基质是大量存在于自然植被之中的一种碳氢有机化合物,具有强挥发性。由全世界每年挥发掉的橡胶基质大约有5亿吨。以前人们一直以为橡胶基质与大气气溶胶无关。科考队的科学家们注意到,在亚马逊河流域捕获到的空气样本曾随气流行进数千公里穿越大片原始森林,而热带原始森林植被向空中不断释放着挥发性的橡胶基质。
他们对采样的检测结果显示,亚马逊地区大气气溶胶中存在两种特异的2-methyltetrol化合物,进一步的分析研究确证这些化合物是挥发到大气中的橡胶基质与羟自由基发生反应后生成的。这一突破性的发现首次证明了,由森林植被所释放的橡胶基质与可溶性微粒(凝结核)的形成直接相关。这些气溶胶质粒上升后形成烟雾,降低了森林地区的能见度,并对云的形成产生作用进而影响降雨量和气候变化。据估计,橡胶基质经感光氧化作用后每年会产生大约200万吨新的化合物,这相当于由大气中生物前体通过光化学反应产生的生物气溶胶总量的5%~25%。橡胶基质在大气气溶胶产生过程中的潜在作用巨大。
对亚马逊热带雨林大气气溶胶的这一最新研究成果,于2004年2月20日在美国《科学》杂志上正式发表,确实令世人倍感震惊。