羰基化合物是大气挥发性有机物的重要组成成分,普遍存在于气相、液相和颗粒相中,在大气化学反应中扮演着重要角色。一方面,大气环境中的羰基化合物直接对空气质量和人体健康造成危害,另一方面,它是形成二次有机气溶胶、臭氧和活性物质如自由基等的重要前体物,因此受到广泛的关注。虽然目前已经有很多集中在羰基化合物的监测、环境分布和产生大气聚合物方面的研究,但是羰基化合物在液相环境的光化学性质以及复杂环境中的性质改变还需进一步深入探索。本论文以羰基化合物受到光照激发后产生单线态氧为出发点,运用激光闪光光解技术观测这一过程中产生的瞬态中间体,同时运用超高分辨四极杆组合静电场轨道阱液质联用仪进行羰基化合物光反应后的产物鉴定,结合其他检测表征手段研究了羰基化合物单一环境和复杂环境下的光化学性质差异,阐释了羰基化合物瞬态产物和稳态产物以及单线态氧形成的联系。通过光敏实验研究了十二种羰基化合物光敏产生单线态氧的能力和它们物质结构的关系。相比于单羰基化合物,二羰基化合物会产生更多的单线态氧,在二羰基化合物中,光敏能力顺序如下:α-酮酸＞二酸＞酮醛＞醛酸＞二醛＞γ-酮酸;二羰基化合物的两个羰基结构是否位于邻位对其光敏能力有决定性的影响:位于邻位的光敏能力要远大于位于间位的。然后,针对这些化合物的瞬态光谱进行分析,发现了丙酮酸的瞬态吸收光谱,猝灭实验证明了丙酮酸激发三重态物质的存在,得出其二阶衰减速率常数为2.78×10~7 M-1s-1。对丙酮酸光化学反应进行深入研究后测到它的三种主要稳态产物,m/z分别为175.06、177.04和219.05,通过稳态和瞬态猝灭的方式证明了丙酮酸激发三重态物质作为中间体在丙酮酸产生单线态氧和后续稳态产物的关键作用。研究了无机盐和pH对丙酮酸和甲基乙二醛的瞬态和稳态过程的影响。实验结果表明,硫酸铵、氯化钠、硫酸钠加入后对丙酮酸和甲基乙二醛的瞬态光谱影响较小,对其光敏能力影响随无机盐浓度变化呈现相同趋势,其中,铵根离子的作用更大。不同于甲基乙二醛受pH影响很小,丙酮酸的瞬态光谱和光敏能力会随pH改变发生很大变化,pH升高使得丙酮酸溶液产生单线态氧大幅减少。继续研究有机胺对丙酮酸、甲基乙二醛和乙二醛光化学性质的影响,实验结果表明:三种羰基化合物和二甲胺反应之后,丙酮酸体系受pH影响最大,酸性体系中单线态氧含量大于其他所有体系至少一个数量级;甲基乙二醛在酸性和中性体系可产生更多单线态氧,紫外可见吸收光谱说明此时产生了大量的吸光性有机物,而在酸性和中性体系的瞬态光谱中也发现了瞬态物质吸收峰,结合产物鉴定体系中包含最多的含氮化合物;而乙二醛和二甲胺混合体系产生单线态氧受pH影响很小,产生的量也很少,产物鉴定得到的化合物也是最少的。本论文的研究为有机物形成单线态氧的机制提供了直接的观测结果,同时为正确认识羰基化合物在自然界中的光化学过程提供了新的角度。