黃東海大氣氣溶膠中有機(jī)胺的組成、來源及粒徑分布研究.pdf

1、海洋有機(jī)氣溶膠是大氣氣溶膠的重要組成部分，在氣候與大氣化學(xué)研究中占有重要的地位。在全球尺度上，有機(jī)碳對(duì)海洋氣溶膠的貢獻(xiàn)幾乎比人為氣溶膠的貢獻(xiàn)大一個(gè)數(shù)量級(jí)。在海洋二次有機(jī)氣溶膠（SOA）中，有機(jī)胺的貢獻(xiàn)僅次于二甲基硫（DMS），遠(yuǎn)高于其它揮發(fā)性有機(jī)物，如異戊二烯，松烯等。此外，有機(jī)胺在新粒子生成中扮演的角色近年來也已成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。但是，目前對(duì)大氣氣溶膠中有機(jī)胺的觀測研究極為缺乏，在其來源、組成及粒徑分布上認(rèn)識(shí)較淺。黃東海是世界上

2、最具代表性的陸架淺海之一，初級(jí)生產(chǎn)力水平較高，可能存在豐富的有機(jī)胺來源，是研究中國近海海洋環(huán)境中大氣顆粒態(tài)有機(jī)胺理化特征，及其對(duì)海洋大氣環(huán)境影響的理想?yún)^(qū)域。
　　本研究在2011-2012年搭載了四個(gè)黃東?？茖W(xué)考察航次，利用膜采樣法采集了不同季節(jié)的分粒徑氣溶膠樣品，其中2011年三個(gè)航次使用的是九級(jí)安德森采樣器，最小粒徑為<0.43μm，2012年11月航次使用的是nano-MOUDI采樣器，最小粒徑低至10nm。對(duì)氣溶膠中的有機(jī)

3、胺采用震蕩萃取-離子色譜分析法進(jìn)行了測定，該方法能夠?qū)αN大氣常見有機(jī)胺進(jìn)行定量分析。本研究中被大量檢出的有機(jī)胺種類為二甲胺（DMA）及三甲胺（TMA），證明它們是黃東海大氣氣溶膠中有機(jī)胺的主要存在形式。對(duì)這兩種有機(jī)胺進(jìn)行分析并得到以下初步結(jié)果：2011年5-6月及8月航次的DMA濃度分別為4.3±8.3 nmol/m3，3.1±2.4 nmol/m3；同時(shí)，TMA也被大量檢出，濃度分別為2.6±4.5 nmol/m3，2.6±3.5

4、nmol/m3。與之相比，2011年初春與2012年秋末兩個(gè)航次的大氣氣溶膠中有機(jī)胺的濃度較低，DMA濃度分別為1.9±3.4 nmol/m3，0.31±0.09 nmol/m3，TMA濃度分別為0.10±0.14 nmol/m3，0.60±0.18 nmol/m3。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，海洋初級(jí)生產(chǎn)力水平較高時(shí)，海洋大氣氣溶膠中有機(jī)胺的濃度也較高，所有樣品中有機(jī)胺濃度最高的兩個(gè)樣品采集于海洋水華期間與濃霧條件下。
　　對(duì)大氣顆粒態(tài)有機(jī)

5、胺來源研究顯示，海洋釋放是其主要源。首先通過與其他污染源特征離子，即與硫酸根、硝酸根和銨根的對(duì)比，排除了有機(jī)胺的人為污染來源。同時(shí)不同航次結(jié)果顯示高低初級(jí)生產(chǎn)力水平下有機(jī)胺濃度差異巨大，且其中兩個(gè)航次的顆粒態(tài)有機(jī)胺濃度與海洋表層葉綠素濃度變化趨勢接近。進(jìn)一步以鈉離子作為海洋源指示離子，結(jié)合溫度、風(fēng)速等氣象條件分析，發(fā)現(xiàn)海洋大氣氣溶膠中有機(jī)胺的主要來源是海洋釋放，但與何種海洋生物活動(dòng)直接相關(guān)還有待研究。
　　通過2011年3-4月與

6、5-6月兩個(gè)航次中晝夜不同時(shí)間段的樣品比較，發(fā)現(xiàn)在初春，有機(jī)胺在夜晚濃度較高，且大部分樣品在<0.43μm粒徑上，顯示氣粒轉(zhuǎn)化是顆粒態(tài)有機(jī)胺的主要形成方式；在5-6月航次中，有機(jī)胺在白天濃度較高，顯示受海洋排放影響劇烈，但此時(shí)峰值主要出現(xiàn)在0.43-0.65μm粒徑上。同時(shí)，在5-6月航次中還采集到大量受霧天氣影響的樣品，這些樣品中有機(jī)胺濃度在1μm附近有峰值出現(xiàn)，且峰形能擴(kuò)展至3.3-7.0μm。通過多模態(tài)正態(tài)分布反向算法對(duì)2012年

7、11月的nano-MOUDI樣品進(jìn)行估算，發(fā)現(xiàn)0.02μm附近的愛根模態(tài)與0.2μm附近的凝結(jié)模態(tài)對(duì)TMA的貢獻(xiàn)分別為29％與52%。這一結(jié)果反應(yīng)的是低初級(jí)生產(chǎn)水平下的黃東海大氣氣溶膠中有機(jī)胺的形成途徑，與3-4月樣品結(jié)果有一致性。
　　有機(jī)胺對(duì)氣溶膠陽離子態(tài)N的貢獻(xiàn)存在明顯的時(shí)間差異，8月航次中最高，達(dá)22%，3-4月、11月航次其平均貢獻(xiàn)僅為4.0%與0.5%。氣溶膠中有機(jī)胺與銨根的比例隨時(shí)間、空間分布差異巨大，高比例值的出現(xiàn)