• 核心结论：不只“气溶胶里的液态水”在起作用，气相的“水簇”也能加速反应，是湿度升高时NACs增加的重要原因。

• 怎么证明的：实地观测（外场观测，3小时分辨率）、烟雾箱实验（系统调控相对湿度）、量化计算（模拟微观反应路径）三管齐下，证据链闭环。

• 为何重要：NACs是细颗粒物中的含氮有机组分，既能“着色”（吸光），也与健康风险相关。识别其生成新机制，有助于改进空气质量与气候评估模型。

过去我们更关注“气溶胶液态水”（ALWC）的作用：通常湿度高、液态水多，颗粒里更容易发生反应。该研究提出新视角——气相水并非“旁观者”，当它们通过氢键短暂缔合形成“水簇”时，会为反应搭建一条更省力的“质子接力跑道”，降低关键步骤的能量门槛。换句话说，同样的反应，在有“水簇帮忙”的情况下更容易“跑起来”。其中，由2～3个水分子短暂结合成的小团队，存在时间虽短，却能在反应的关键节点“搭桥”、“递棒”。

该研究依托复旦大学自主研制的气溶胶富集浓缩系统与萃取、液相高分辨质谱仪联用（ VACE–OE–LC–MS），在上海城市大气开展现场观测，结合烟雾箱实验，揭示颗粒相NACs与相对湿度（RH）在昼夜均呈明显正相关，日变化表现为午后（·OH 主导）与夜间（NO₃ 主导）双峰；当 RH 自低值升高时，代表性产物（如 4-硝基苯酚）的生成量与生成速率同步增加。量子化学计算进一步指出，水二聚体/三聚体通过“质子接力”明显降低关键分子内 H-shift 步骤的能垒（较无催化情形，298 K反应速率常数提升约8–17个数量级），使常温下反应速率常数跃升至具备大气竞争力的量级，从而统一解释了观测与实验的 RH 敏感性。基于以上研究，团队提出了一条“水簇催化”的 NACs 生成机制（见图1），揭示出一条此前未被充分认识的、由相对湿度（RH）驱动的 NAC-SOA 形成重要通道，并为 SOA 来源解析与模式表征提供新的物理化学依据。

该成果研究是复旦大学联合山东大学、中国科学院广州地球化学研究所、上海应用技术大学、大连理工大学、以色列威兹曼研究院、法国科学研究中心里昂催化与环境研究中心、加拿大多伦多大学、德国莱布尼茨对流层大气研究所、生态崇明研究院等单位合作完成。

题目：Atmospheric water cluster–catalyzed formation of nitroaromatics as a secondary aerosol source

期刊：Science Advances (Research Article)

第一作者：熊海平 (复旦大学环境科学与工程系博士生)；通讯作者：陈建民 (复旦大学复旦大学环境科学与工程系教授、欧洲科学院外籍院士)；Hartmut Herrmann (德国莱布尼茨对流层大气研究所教授、欧洲科学院院士)；尚晓娜 (上海应用技术大学副教授)。

上线时间：2025年10月8日

DOI: 10.1126/sciadv.adv7805