Atmospheric organic aerosols (OA) are complex mixtures of organic molecules that are usually highly functionalized through various oxidative processes. Understanding the volatilities and chemical compositions of OA is key to elucidating their environmental impacts. Thermal desorption coupling to mass spectrometry has been used as the main approach to examine both aspects of OA. In this work, we investigated the thermal desorption-induced chemical compositional change of OA from heterogeneous oxidation of glutaric acid and α-pinene ozonolysis. Using an ion mobility spectrometry mass spectrometer, coupled with total peroxide analysis and a mass transfer evaporation model, we determined diverse reactions in the particle phase during rapid heating under moderate desorption temperatures (less than 100 °C). These reactions include irreversible oligomer (e.g., esters and organic peroxides) decomposition into monomers and new oligomer formation from decarboxylation, CO elimination, decarbonylation, and dehydration. These chemical processes may effectively modify the volatility and chemical characteristics of the residual OA particles. Further, the monomeric products from thermal desorption could interfere with quantification of the original constituents without isomer separation. These findings could help reconcile the previously observed inconsistency of OA evaporation kinetics versus volatility distribution. Further, the results from this study could help interpret and constrain thermal desorption-based measurements of OA volatility and compositions.

中文翻译：

---

高功能化有机气溶胶在热解吸过程中的多种反应

大气有机气溶胶（OA）是有机分子的复杂混合物，通常通过各种氧化过程被高度官能化。了解OA的挥发性和化学成分是阐明其对环境的影响的关键。热脱附与质谱的耦合已被用作检查OA的两个方面的主要方法。在这项工作中，我们研究了由戊二酸的异质氧化和α-pine烯的臭氧分解引起的热解吸诱导的OA的化学组成变化。使用离子迁移谱质谱仪，结合总过氧化物分析和传质蒸发模型，我们确定了在中等解吸温度（低于100°C）下快速加热期间颗粒相中的各种反应。这些反应包括不可逆的低聚物（例如酯和有机过氧化物）分解成单体，以及由脱羧，CO消除，脱羰基和脱水形成新的低聚物。这些化学过程可以有效地改变残余OA颗粒的挥发性和化学特性。此外，来自热解吸的单体产物可能会干扰没有异构体分离的原始成分的定量。这些发现可能有助于调和先前观察到的OA蒸发动力学与挥发性分布之间的不一致。此外，这项研究的结果可能有助于解释和限制基于热解吸的OA挥发性和组成的测量。酯和有机过氧化物）分解成单体，并通过脱羧，CO消除，脱羰和脱水生成新的低聚物。这些化学过程可以有效地改变残余OA颗粒的挥发性和化学特性。此外，来自热解吸的单体产物可能会干扰没有异构体分离的原始成分的定量。这些发现可能有助于调和先前观察到的OA蒸发动力学与挥发性分布之间的不一致。此外，这项研究的结果可能有助于解释和限制基于热解吸的OA挥发性和组成的测量。酯和有机过氧化物）分解为单体，并通过脱羧，CO消除，脱羰和脱水生成新的低聚物。这些化学过程可以有效地改变残余OA颗粒的挥发性和化学特性。此外，来自热解吸的单体产物可能会干扰没有异构体分离的原始成分的定量。这些发现可能有助于调和先前观察到的OA蒸发动力学与挥发性分布之间的不一致。此外，这项研究的结果可能有助于解释和限制基于热解吸的OA挥发性和组成的测量。这些化学过程可以有效地改变残余OA颗粒的挥发性和化学特性。此外，来自热解吸的单体产物可能会干扰没有异构体分离的原始成分的定量。这些发现可能有助于调和先前观察到的OA蒸发动力学与挥发性分布之间的不一致。此外，这项研究的结果可能有助于解释和限制基于热解吸的OA挥发性和组成的测量。这些化学过程可以有效地改变残余OA颗粒的挥发性和化学特性。此外，来自热解吸的单体产物可能会干扰没有异构体分离的原始成分的定量。这些发现可能有助于调和先前观察到的OA蒸发动力学与挥发性分布之间的不一致。此外，这项研究的结果可能有助于解释和限制基于热解吸的OA挥发性和组成的测量。