中國東部近海大氣氣溶膠中水溶性離子成分分析及季節(jié)性差異.pdf

1、水溶性離子是大氣氣溶膠中的重要組成成分，其在大氣中的直接和間接輻射強迫能夠?qū)θ驓夂蜃兓a(chǎn)生十分重要的影響。來自東亞地區(qū)自然源和人為源的輸送過程導致中國東部近海大氣氣溶膠具有較高的濃度，這些高濃度的氣溶膠通過大氣輸送到達太平洋上空能夠?qū)Υ笱蠛^(qū)的大氣化學組成以及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要的影響。中國東部近海是東亞氣溶膠向太平洋輸送的重要途徑，本論文以北黃海、山東近海和東海為研究目標，采集了北黃海2007年春季和秋季的海洋氣溶膠樣品，山東近海200

2、7年春季和秋季的海洋氣溶膠樣品以及東海2007年秋季海洋氣溶膠樣品，對氣溶膠中主要水溶性離子濃度的季節(jié)和區(qū)域變化以及來源進行了研究，主要的研究結果如下： (1)山東近海春季航次總懸浮顆粒物(Total Suspended Particulates，TSP)樣品中主要水溶性離子的平均濃度由高到低分別為nss-SO42->NO3->NH4+>nss-Ca2+>Na+>nss-K+>Mg2+，秋季航次為nss-SO42->NO3->N

3、H4+>nss-Ca2+>nss-K+>Na+>Mg2+。這兩個季節(jié)采集的TSP樣品中二次離子(nss-SO42-，NO3-，NH4+)的含量最高，春季和秋季濃度分別為37.76±11.91(1SD)和39.73±15.96μg·m-3，均占到水溶性離子總測定濃度的80％以上，其余離子中Na+、nss-K+和nss-Ca2+的濃度比例較為相近，Mg2+的濃度比例最低，僅為1.2％左右，這說明山東近海TSP的化學組成受到人為污染排放的影響

4、非常大。甲磺酸(methanesulfonic acid，MSA)春季和秋季濃度分別為0.041±0.022和0.012±0.0031μg·m-3，季節(jié)差異較為顯著。 (2)北黃海春季TSP中主要水溶性離子的平均濃度由高到低分別為nss-SO42->NH4+>NO3->nss-Ca2+>Na+>nss-K+>Mg2+，秋季航次為nss-SO42->NH4+>NO3->Na+>nss-Ca2+>nss-K+>Mg2+，同山東近海的

5、分布趨勢相似，但二次離子中NO3-的濃度低于NH4+。北黃海兩個航次TSP中nss-SO42-的濃度比例明顯升高，占到了總測定濃度的50％左右，高于山東近海海域的比例，同時NO3-和NH4+兩個季節(jié)的比例均小于山東近海航次。以上二次離子的濃度比例變化說明隨著采樣海域和陸地距離的增加，NO3-在遠距離輸送過程中的沉降速率要大于nss-SO42-，從而導致前者的濃度比例降低。TSP中MSA的季節(jié)差異非常明顯，春季和秋季濃度分別為0.073±

6、0.034和0.011±0.0044μg·m-3，這主要是由于春季水華期表層海水中浮游藻類生長旺盛，從而產(chǎn)生了較高濃度的二甲基硫(dimethylsulfide，DMS)，導致大氣中DMS的氧化產(chǎn)物MSA濃度較高。 (3)東海秋季航次TSP中主要水溶性離子的平均濃度由高到低分別為nss-SO42->Na+>NH4+>NO3->Mg2+>nss-Ca2+>nss-K+，由于受到了較高風速的影響，導致TSP中海鹽離子濃度顯著升高，其

7、中Na+濃度超過了NH4+和NO3-，而Mg2+濃度則超過了nss-Ca2+和nss-K+。其中NO3-的濃度比例和北黃海相近，說明這兩個海域TSP中NO3-遠距離傳輸過程中的沉降過程較為相似。MSA的濃度為0.0081±0.0047μg·m-3，和北黃海秋季航次相接近。 (4)水溶性離子同氣象條件之間的相關性分析顯示，海鹽成分的濃度受到風速的影響較為顯著；二次離子濃度和氣溫以及相對濕度之間存在較為顯著的正相關，這表明較高的溫度

8、和相對濕度條件下有利于二次離子的生成；氣溫和地殼源成分之間的相關性說明地殼源成分的濃度主要受到陸源礦物氣溶膠輸送的影響。通過水溶性離子之間的相關性分析發(fā)現(xiàn)，二次離子之間具有較好的相關性，說明三者具有相似的來源，主要來自陸源人為活動輸送；Na+和Mg2+之間相關性十分顯著，線性回歸結果說明兩者都主要來自于海水。通過對水溶性離子富集因子的分析，發(fā)現(xiàn)TSP中的K+主要來自于地殼源。 (5)利用大洋海域nss-SO42-/MSA的經(jīng)驗比

9、值來計算生源硫酸鹽對nss-SO42-的貢獻率，得到山東近海春季和秋季生源硫酸鹽貢獻率分別為4.5％和1.5％，北黃海春季和秋季生源硫酸鹽貢獻率分別為11.0％和2.0％，東海秋季生源硫酸鹽貢獻率為2.0％。各研究海域春季生源硫酸鹽對nss-SO42-的貢獻率要高于秋季，這主要是由于春季藻類活動旺盛，導致表層海水中DMS濃度較高，進而導致大氣中出現(xiàn)較高濃度的MSA。總體而言，山東近海、北黃海和東海海域春季和秋季采樣期間，氣溶膠中的nss