冰晶的构成可显着影响云的构成、寿数和性质，然后直接影响地球体系的辐射和能量平衡以及降水的构成。大气中的纯水液滴需要在温度不高于-38摄氏度时才干产生冻住并构成冰晶；冰核颗粒物可使液滴在更高的温度下产生冻住，其间矿质颗粒物是对流层大气中最重要的冰核颗粒物。已有研讨标明，溶质可改动矿质颗粒物的冰核活性，可是其微观机制仍不清楚；与此同时，有机胺是大气颗粒物和云滴中的一种重要物质，但其液相反响对矿质颗粒物冰核活性的影响仍有待研讨。

  中国科学院广州地化所有机地球化学国家重点实验室博士研讨生陈兰夏迪在唐明金研讨员的指导下，从矿藏表界面反响的视点，探求了有机胺和无机铵对钾长石冰核活性的影响。该研讨运用自主建立的冰核活性丈量设备，探求了无机铵和有机胺离子对钾长石冰核活性的影响。如图1所示，该研讨之后发现，无机铵离子可显着地增强钾长石的冰核活性；另一方面，伯胺离子却可明显按捺钾长石的冰核活性，而仲胺和叔胺离子则没有明显影响。

  图1：同一浓度下（20 mmol/L）无机铵和有机胺对钾长石冰核活性的影响。

  该研讨然后提出无机铵和有机胺影响钾长石冰核活性的微观机制（图2）：无机铵离子可与钾长石外表的钾离子进行离子交换，在钾长石标明产生更多氢键，然后促进冰晶的构成；伯胺离子（只含有一个有机替代基）也可与钾长石产生离子交换，但悬挂在钾长石外表的疏水性有机基团将按捺氢键和冰晶的构成。因为包含多个疏水基团而产生的空间位阻效应，仲胺和叔胺离子（含有两个或三个有机替代基）无法与钾长石产生离子交换，因而对钾长石冰核活性的影响较为有限。

  图2：无机铵和有机胺可能会影响钾长石冰核活性的微观机制。（a）无机铵；（b）伯胺；（c）仲胺和叔胺。

  研讨成果近期宣布在Journal of Geophysical Research: Atmosphere上。研讨结果有望进步对实践大气中矿质气溶胶冰核活性的科学知道水平，并且有助于更好地知道影响矿质气溶胶冰核活性的要害参数和微观机制。该研讨获国家自然科学基金委优秀青年科学基金项目（42022050）、广东省自然科学基金面上项目（2023A1515012010）等项目赞助。首要合作者包含加拿大英属哥伦比亚大学（The University of British Columbia）Allan Bertram教授。

  论文信息：Chen, L.（陈兰夏迪）, Worthy, S. E., Gu, W.（顾文君）, Bertram, A. K., and Tang, M.（唐明金）: The effects of aminium and ammonium cations on the ice nucleation activity of K-feldspar. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 128, e2023JD039971, 2023.