芳香化合物是二次有机气溶胶(Secondary Organic AerosoPCI-32765说明书ls,SOA)中一类重要的前体物,由生物质燃烧、化石燃料蒸发、燃烧释放等方式排放到大气中,通过光氧化作用形成气溶胶,对大气环境及人体健康造成有害影响。Chemical and biological properties甲苯及多氯联苯是芳香化合物的主要成分,然而其气溶胶形成机制与细胞毒性机制尚不完全清楚。对此,本研究将分子动力学(Molecular Dynamics,MD)方法和密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)相结合,通过分析其动力学和热力学性质来阐明甲苯SOA成核的分子化学机制。此外,本文以毒性较高的多氯联苯(Polychlorinated Biphenyls,PCBs)为例系统研究SOA的细胞毒性机制。对此,本研究提出了一个分层多尺度框架,通过整合实验技术、密度泛函理论和由自适应增强的一维和二维自由能采样驱动的微秒级分子动力学模拟研究PCBs的细胞易位特性,进而阐明细胞毒性。研究结果表明,分子等级协同效应使得SOA形成特殊的核壳纳米粒子结构;H_2SO_4–H_2O团簇为核结构,光氧化过程中产生的丙酮酸充当“桥梁”,促进苯甲醛和苯甲酸在H_2SO_4–H_2O团簇表面稳定聚集。此外,化学组分和环境温度对甲苯SOA氢键的概率分布和寿命具有关键影响,缺少丙酮酸的模拟系统的氢键数量和氢键存在概率比其他模拟系统低,同时也改变了甲苯SOA从气体到纳米颗粒转化的能垒。分子间相互作用表明,静电相互作用selleck NVP-TNKS656较范德华相互作用是导致形成稳定甲苯SOA纳米颗粒的主要驱动力。研究结果揭示了大气气溶胶的分子化学性质,揭示分子分级协同效应是大气气溶胶形成过程的关键因素。此外,源自差异性非共价结合的权衡效应在动力学和热力学决定PCBs的易位路径。具体地,补偿良好的非共价键合(结合亲和力差异<14.5 kcal/mol)导致PCBs经历“翻转(Ⅰ→Ⅲ)插入-摄取”的五步跨生物膜运输途径,而严重差异化的非共价键合加剧了PCBs在生物膜表面上的竞争性活性结合,导致PCBs纳米粒子仅仅聚集在细胞膜表面。此外,本研究还利用Zeta电位及细胞毒性实验分别表征了PCBs纳米粒子的溶液分散性及细胞毒性,细胞毒性与PCBs跨膜输运能垒正相关,实验结果与模拟结果在动力学及热力学方面吻合。本文基于实验技术、密度泛函理论和分子动力学模拟方法系统研究了芳香族化合物二次有机气溶胶形成机制,继而研究了其相关细胞毒性机制,对大气污染与防治提供理论指导。