大气颗粒物能够影响空气质量、全球气候及人体健康。气态前体物经气-粒转变(即新粒子形成，NPF)过程产生的二次颗粒物是大气颗粒物的主要来源。研究表明，硫酸(SA)是NPF过程重要的气态成核前体物。有机胺(如甲胺(MA)、二甲胺(DMA)、三甲胺(TMA))作为大气中的有机碱，可以通过与SA发生酸碱反应形成稳定团簇来促进SA成核。然而，大气中已检测到195种有机胺，种类繁多、结构复杂多样，不同结构和不同碱性的有机胺对SA成核的促进潜力尚不清楚。因此，为了全面理解大气颗粒物的形成，亟需全面研究有机胺促进SA成核的机制与动力学。最近，本课题组针对有机胺促进SA成核机制方面，采用计算模拟方法，主要开展了以下三方面的研究工作：
(1) 构建了评估有机胺促进SA成核的预测模型。选择56种典型有机胺，采用量子化学计算方法，计算了他们与SA形成二元团簇的形成自由能(ΔG)。基于多元线性回归方法、量子化学和Dragon计算的描述符，构建了可用于评估有机胺促进SA成核潜力的定量构效关系(QSAR)模型。利用该模型评估其他剩余有机胺促进SA成核的潜力，发现除了在污染城市大气中广泛研究的DMA外，TMA也具有较强的促进SA成核的潜力。
(2) 揭示了SA-TMA二元和SA-DMA-TMA三元成核机制与动力学。TMA气相碱性强于DMA，其在动物养殖区域的含量比DMA更丰富。此外，TMA和DMA在中国特大城市地区均被同时检出。我们首先揭示了SA-TMA二元成核机制与动力学，发现TMA促进SA成核能力与DMA相近甚至会超过DMA，与前人实验结果相吻合。在此基础上，进一步研究了SA-DMA-TMA三元成核机制。发现TMA可以使基于SA-DMA的NPF形成速率加速50%-100%，TMA参与的生长路径对NPF形成的贡献超过50%。然而，在北京城市大气条件下，理论计算预测的SA-DMA-TMA三元成核速率仍低估真实大气中检测到的颗粒物形成速率。因此，我们推测在真实大气中可能还有其他的气态前体物参与SA-DMA-TMA三元成核机制。
(3) 揭示了硝酸(NA)参与SA-DMA-TMA的四元成核机制与动力学。NA作为大气中另外一种重要的无机酸，浓度高达10¹² cm^-3。实验和理论研究表明，低温下NA可以促进SA-氨气(NH₃)成核以及颗粒物的生长过程。本研究考察了NA促进SA-DMA-TMA成核的分子机制与动力学，发现与SA-NH₃体系不同，在真实大气条件下，NA对SA-DMA-TMA成核的促进作用微乎其微。此外，为了验证计算方法的可靠性，重复计算了前人SA-NA-NH₃的理论数据，并与王等人CLOUD实验结果对比，得到了与前人研究一致的结果，表明本研究计算方法及结果的可靠性。
综上，本研究结果对于全面评估有机胺促进SA成核及理解TMA参与SA成核的机制具有重要意义。

新粒子形成；硫酸；硝酸；二甲胺；三甲胺