近期，天津大学地球系统科学学院傅平青教授课题组和武汉大学化学与分子科学学院冯钰琦教授课题组合作，对大气气溶胶中羟甲基磺酸（Hydroxymethane Sulfonate，HMS，分子式CH2(OH)SO3H）的含量及形成机制进行了系统研究。相关成果以“Quantitative determination of Hydroxymethanesulfonate (HMS) using Ion Chromatography and UHPLC-LTQ-Orbitrap Mass Spectrometry: A missing source of sulfur during haze episodes in Beijing”为题，发表于美国化学会出版的《Environmental Science & Technology Letters》(IF=7.678)，并被选为当期封面文章（图1）。中国科学院大气物理研究所韦莲芳博士为论文第一作者，傅平青教授和冯钰琦教授是论文共同通讯作者。
图1 ES&T Letters 2020年第10期封面
大气气溶胶中的含硫化合物可分为无机硫和有机硫组分。作为城市气溶胶中主要的无机硫组分，硫酸盐在大气化学模式中经常被低估，导致污染过程中高浓度的硫酸盐无法被模拟出来。重污染过程中SO2的关键氧化机制是大气复合污染研究的热点之一。此前的研究在量化气溶胶中含硫组分（硫酸盐、有机硫酸酯以及HMS）时存有偏差，未能准确解释硫酸盐爆发性增长的主导机制。
作为低分子量的有机硫组分，HMS是云雾滴以及气溶胶水中甲醛与SO2水解生成的SO32-、HSO3-发生亲核反应的产物，在低pH环境中有较高的抗氧化性，是污染源附近地区和污染城市大气气溶胶中S(IV)的重要储库。本研究通过优化离子色谱的样品预处理方法和分离条件，开发了高效液相色谱–线性离子阱–静电场轨道质谱（UHPLC-LTQ-Orbitrap MS）的分析技术对气溶胶中的HMS进行检测。使用基于观测的箱式模型模拟了2013-2018年间重污染发生时HMS的生成速率。
该项研究一定程度上填补了大气有机硫组分的认识空白，指出SO2与甲醛的协同控制是大气污染治理的关键之一，对S(IV)与HMS之间转化机制的理解有助于进一步准确模拟大气硫循环。
本研究得到了国家重点研发计划、国家杰出青年科学基金、青年科学基金及博士后科学基金的资助。
图2 上图：北京大气气溶胶中SO42-和HMS的转变特征；下图：2013-2018年间重污染发生时PM2.5、SO2和SO42-的含量及HMS生成速率
文章信息：Lianfang Wei, Pingqing Fu*, Xueshun Chen, Na An, Siyao Yue, Hong Ren, Wanyu Zhao, Qiaorong Xie, Yele Sun, Quan-Fei Zhu, Zifa Wang, Yu-Qi Feng*. Quantitative determination of hydroxymethanesulfonate (HMS) using Ion Chromatography and UHPLC-LTQ-Orbitrap Mass Spectrometry: A missing sulfur source during haze episodes in Beijing. Environmental Science & Technology Letters 2020, 7(10): 701-707.
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.estlett.0c00528
