文章导读
你呼吸的空气里，可能正漂浮着来自碳捕集工厂的有机胺分子——这不是科幻，而是北京城市大气的真实发现。我们检测到五种新兴有机胺，浓度最高达5.21pptv，与传统烷基胺相当，却拥有完全不同的氧化行为和来源路径。你以为碳捕集是减碳利器，但这些逃逸的胺类物质正在悄悄改写城市大气化学的规则。更关键的是，其中一种物质的日变化模式与污染传输轨迹高度吻合，指向了明确的工业源。如果未来更多设施上线，而我们还忽略这种“隐形排放”，减碳的努力会不会反而换来新的健康代价？答案藏在那组被反复验证的质谱数据里，但没人敢轻易下结论。
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（通讯员 赵一琦）在全球气候治理背景下，基于有机胺吸收的碳捕集技术在国内外快速大规模部署，这也是当前最成熟、应用最广泛的碳捕集技术。然而，这些碳捕集设施在运行中可能会导致有机胺逃逸排放，进入环境大气，从而影响空气质量和人体健康。近日，清华大学环境学院大气污染与控制教研所蒋靖坤教授研究组与国内外多家单位合作，结合大气观测和模型分析，在北京城市大气中发现了多种可能与碳捕集相关的新兴有机胺，解析了其浓度、变化特征和氧化产物等。研究可为实施减污降碳协同增效提供启示。
研究团队在北京城市大气中发现了五种新兴有机胺，包括C2H7NO、C4H10N2、C4H11NO、C4H11NO2和C5H13NO2，可能分别为单乙醇胺、哌嗪、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二乙醇胺和甲基二乙醇胺，浓度中值为0.69-5.21pptv，与原来普遍观测到的典型烷基胺（C3-C6烷胺）浓度水平可比。团队使用聚焦质子转移反应飞行时间质谱仪（Vocus-PTR-TOF），于2024年夏季和秋季在清华大学校园站点开展了大气观测，识别并持续检测到这些新兴的有机胺。2025年秋季，在同一站点采用自制的在线超高分辨率轨道阱质谱仪（CI‑Orbitrap），提高了质谱峰分辨率（分辨率可高达14万），进一步证实了C4H10N2、C4H11NO和C4H11NO2的存在。此外，团队使用Vocus-PTR-TOF检测在产碳捕集设施下游烟气样品，也检测到了信号显著的C4H11NO、C4H11NO2和C5H13NO2等有机胺吸收剂。
图1.基于Vocus-PTR-TOF和CI-Orbitrap识别的北京城市大气中有机胺物种：（a）Vocus-PTR-TOF识别的有机胺质量缺陷图；（b）CI-Orbitrap识别的新兴有机胺质谱图；（c）大气中新兴有机胺的浓度；（d）大气中C2-C6烷胺浓度
研究团队进一步探究了新兴有机胺及其氧化产物的变化特征。哌嗪（C4H10N2）与其主要氧化产物C4H8N2的大气浓度变化存在明显正相关关系，而大气中C2-烷胺与其氧化产物C2-酰胺的浓度相关性较弱。大气中C4H10N2及其主要氧化产物C4H8N2的日变化规律相似，与大气中C2-烷胺及其氧化产物C2-酰胺存在差异。结合气象参数和后向轨迹分析，团队发现在该站点观测到的新兴有机胺可能受到西北和西南方向碳捕集设施的影响。
图2.大气中有机胺及其氧化产物的浓度变化：（a）C4H10N2与其主要氧化产物C4H8N2的浓度相关性和（b）日变化特征；（c）C2-烷胺与其氧化产物C2-酰胺的浓度相关性和（d）日变化特征
研究成果以“大气中的新兴有机胺：赋存及潜在的碳捕集相关性”（Emerging Amines in the Atmosphere: Occurrence and Potential Relevance to Carbon Capture）为题，于北京时间3月13日发表于《环境科技快报》（Environmental Science & Technology Letters）。
清华大学环境学院2022级博士生赵一琦为论文第一作者，清华大学环境学院教授蒋靖坤和副研究员安肇锦为论文通讯作者。论文合作单位包括大连理工大学、南京信息工程大学、中国科学院生态环境研究中心、芬兰赫尔辛基大学以及美国Aerodyne公司等。合作作者为实验开展、数据采集和结果分析等工作提供了重要帮助与指导。研究得到国家自然科学基金委员会“大气霾化学”卓越研究群体等项目的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1021/acs.estlett.6c00083
供稿：环境学院
编辑：李华山
审核：郭玲
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