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空氣中細懸浮微粒（PM_2.5）對人體的危害受到許多民眾關注。它的來源可分為原生性與衍生性——原生性指的是當它被排放到大氣時就已經是PM_2.5；衍生性則是指它在被排放之初並非PM_2.5，而是在大氣環境中經過一連串化學反應後才成為PM_2.5。接近地表的臭氧（ozone, O3）大多來自於工業或交通等人為空氣汙染，更是衍生性PM_2.5的重要氣體前驅物，目前也有許多科學家致力於找出臭氧如何介入衍生性PM_2.5的生成。近期，中山大學化學系副教授兼氣膠科學研究中心主任王家蓁研究團隊，利用真空紫外光氣膠光電子光譜技術，探討環境中的揮發性有機物「檸檬烯」（limonene）與臭氧反應所生成的衍生性PM_2.5，並發現大氣中的水會介入衍生性PM_2.5的生成機制在熱力學、電子能級結構及產率上扮演多重且重要角色。

環境中含碳－碳雙鍵的不飽和碳氫化合物，進到環境中很容易與大氣中的氧化物發生化學反應而產生粒徑小於2.5微米（μm）的細懸浮微粒，即衍生性PM_2.5。王家蓁團隊本次探討的檸檬烯是環境中含量第三高的單萜烯類，可能經由自然界的生物釋放，在人類日常生活中也處處可見，例如含有檸檬、柑橘香味的清潔用品、精油等。過去已有研究發現，使用含檸檬烯的產品可能使室內的檸檬烯濃度比室外高出超過兩個數量級，由於檸檬烯具有兩個容易與臭氧發生反應、形成衍生性PM_2.5的碳－碳雙鍵，因此它的臭氧化被認為是室內衍生性PM_2.5的重要來源之一。

王家蓁團隊利用國家同步輻射研究中心產生的真空紫外光做為游離光源，使用真空紫外光氣膠光電子光譜儀（aerosol VUV photoelectron spectroscopy），觀測到檸檬烯氣膠以及它臭氧化所形成的衍生性PM_2.5的價電子能級結構。此外，團隊也發現當檸檬烯氣膠的含水量愈高時，它生成的衍生性PM_2.5產量也愈高。在本次研究測試中含水量最高的實驗條件下，衍生性PM_2.5的光電子產率比無水狀態下高了4.8倍。

研究團隊以光電子光譜解析，結合了泛函密度量子力學計算及高解析度液相層析電噴灑質譜量測，發現水會直接介入檸檬烯與臭氧的反應過程，扮演降低克里奇反應中間體（Criegee intermediates, CIs）〔註〕異構化的催化劑，以產生氫過氧化物（hydroperoxide）；同時又扮演反應物，直接與克里奇反應中間體反應，開闢新的衍生性PM_2.5形成途徑，其中又以水二聚體（water dimer）影響此反應過程的效果最為顯著。研究結果也發現在含水的情況下生成的衍生性PM_2.5與無水情況下的衍生性PM_2.5化學組成不同。

此研究首次從分子層級揭示水在參與單萜烯臭氧化導致衍生性PM_2.5形成過程中的多重角色，由於目前進行的大氣化學反應模擬並未將水列入考慮，將低估了許多水可能參與其中反應最終影響到衍生性PM_2.5的產量，並連帶影響研究者判斷氣膠與氣候變遷關聯的不確定性。

新聞來源
中山新聞（2023年4月17日）。臭氧導致PM_2.5 中山大學最新研究：水扮演多重角色。中山新聞，https://news.nsysu.edu.tw/p/406-1120-307156,r2910.php?Lang=zh-tw