棕色碳（Brown Carbon,Br C）是一种重要的吸光性有机气溶胶（Organic Aerosol,OA）,对于大气辐射强迫、全球气候及人体健康有着深远的影响。与一次来源相比,Br C的二次来源涉及更复杂的多相反应过程,存在更多的不确定性。大气中的小分子α-二羰基化合物来源广泛且具有较高的大气浓度,其与含氮化合物的液相反应被认为是二次Br C的一种有效且重要的来源。已有的研究大多侧重于研究二次Br C的来源、组成及光学性质,但对于不同小分子α-二羰基化合物与含氮化合物液相反应形成二次Br C机制的研究仍不够清晰,从而影响了对二次Br C的化学性质、组成成分、光学特性和环境健康风险的评估。因此,本研究采用量子化学和动力学等手段对小分子α-二羰基化合物与含氮化合物液相反应机制进行了系统地研究,并探明了其对二次Br C的贡献机制。分别选取乙二醛（Glyoxal,GL）和甲基乙二醛（Methylglyoxal,MG）作为小分子α-二羰基化合物的代表,氨气（Ammonia,AM）作为典型无机含氮化合物的代表,甲胺（Methylamine,MA）、二甲胺（Dimethylamine,DA）和甘氨酸（Glycine,GLY）作为典型有机含氮化合物的代表,探究了上述物质可能发生的液相反应,明晰了小分子α-二羰基化合物与含氮化合物液相反应的机理和动力学,同时揭示了甲基对于Br C的吸光性及其健康风险的影响机制。研究结果分述如下:（1）在酸性液相环境中,质子介导的MG与AM、MA和DA间接结合反应为MG与有机和无机氮化合物的初始反应。对于MG+AM体系,氨基醇、亚胺及二亚胺介导的低聚反应路径能垒相近且较低,同时反应热变化小,这些中间产物可作为生成含氮杂环的关键中间体;对于MG+MA体系,氨基醇及亚胺介导的低聚反应路径能更有效地生成含氮杂环;对于MG+DA体系,由于DA中含有两个甲基,仅可能生成含氮链状低聚物,这表明含氮化合物中甲基的数量会影响形成的Br C种类。产物的紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱预测结果表明,相较于非咪唑含氮杂环和含氮链状低聚物,咪唑含氮杂环最大吸收峰发生了红移同时表现出了更强的吸光性。此外,健康风险评估结果表明,咪唑含氮杂环对心血管系统、胃肠道系统和肺部产生的不利影响较非咪唑含氮杂环更为严重,含氮链状低聚物对于心血管系统产生的不利影响较含氮杂环更为严重。综上表明,含氮化合物中甲基数量的增加会减弱生成Br C的吸光性强度。（2）对于MG/GL+GLY两个体系,GL与MG在酸性液相条件下易于转化为二醇形式,并生成大量的碳正离子,且热力学数据证明了碳正离子后续与GLY的亲核加成反应为主导初始反应。后续生成的亚胺和二亚胺继续发生低聚反应,最终生成含氮杂环。对于GL+GLY体系,二亚胺介导的低聚反应路径中环化过程的能垒较亚胺介导的低聚反应路径高～12 kcal mol-1左右;对于MG+GLY体系,二亚胺介导的低聚反应路径中,环化过程的能垒较亚胺介导的低聚反应路径高5～12 kcal mol-1左右。由此可得,亚胺介导的低聚反应路径是两个体系生成含氮杂环的优势路径。除此之外,本研究还发现,由于甲基的存在,MG+GLY体系能够生成更多种类的亚胺及碳正离子,从而导致更多类型的含氮杂环生成。两个体系主要产物的UV-Vis吸收光谱预测结果表明,GL+GLY体系生成的产物较MG+GLY体系表现出了更强的吸光性。这归因于前一个体系产物的环状单元结构中形成了共轭体系,增强了吸光性,而后一个体系产物的环状单元结构中存在甲基取代基,阻碍了共轭体系的形成。因此,在小分子α-二羰基化合物的液相反应中,甲基的存在会减弱生成产物的吸光性的强度。