日本国立环境研究所联合瑞士苏黎世应用技术大学、日本东京都立大学等机构组成的研究团队，通过系统研究飞机发动机排放，首次发现并鉴定出三种具有特殊结构的纳米颗粒。这项开创性研究成果已发表在环境科学领域权威期刊《ACS ES&T Air》上。

研究团队在瑞士苏黎世机场的专用测试设施中，对现代商用涡扇喷气发动机的排放特性进行了全面分析。采用高精度采样技术和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)相结合的方法，研究人员对发动机出口处及下游15米处的排放颗粒进行了详细的形貌和微观结构表征。

研究负责人表示："我们的分析揭示了飞机排放颗粒的多样性远超预期。除了常见的烟灰颗粒外，我们还首次确认了洋葱状多层结构颗粒、无定形颗粒和微量无定形颗粒的存在。"

实验数据显示，在发动机近场区域(出口处)，传统乱层结构烟灰颗粒占比超过90%，这些颗粒具有典型的散射层状石墨烯结构。然而，随着排气向下游扩散，在15米处采样点，新型颗粒的比例显著上升，成为主导成分。这些新型颗粒具有以下特征：

洋葱状颗粒：呈现有序的类石墨烯球形多层结构，直径集中在10-20纳米;

无定形颗粒：完全非晶态结构，尺寸分布与洋葱状颗粒相近;

微量无定形颗粒：更薄的片状非晶结构。

通过先进的成分分析技术，研究团队确认这些新型颗粒主要来源于发动机润滑油的有机成分，通过成核和冷凝过程在下游区域形成。值得注意的是，洋葱状颗粒此前从未在燃烧排放系统或大气环境中被观测到，这一发现为纳米颗粒形成机制研究开辟了新方向。

"这些特殊结构可能显著改变颗粒物的环境行为，"研究人员解释，"它们的表面反应性、大气寿命以及与人体呼吸系统的相互作用方式都可能与传统烟灰颗粒存在差异。"

该研究不仅对评估航空排放的环境和健康影响具有重要意义，其发现的洋葱状颗粒合成机制也为纳米材料制备提供了新的思路。目前，研究团队正在深入探究这些颗粒的形成动力学过程，以及它们在大气化学中的具体作用。

更多信息： Akihiro Fushimi 等人，《涡扇喷气发动机排放超细颗粒的独特微物理结构》，ACS ES&T Air (2025)。