千里巖大氣顆粒態(tài)二元羧酸的形成和來源研究.pdf

1、顆粒態(tài)二元羧酸是大氣二次有機(jī)氣溶膠(SOA)中化學(xué)組成特征方面研究較多的一類。分析它的來源以及形成過程對(duì)研究其對(duì)于人體健康、地球輻射平衡和全球氣候的影響，以及大氣SOA形成機(jī)制等具有十分重要的意義。顆粒物化學(xué)組分模態(tài)的不同可以反映其不同的來源，因此顆粒態(tài)二元羧酸的形成機(jī)理大多可以通過分析它的粒徑分布進(jìn)行判別。目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)千里巖海島大氣中顆粒態(tài)二元羧酸的形成機(jī)理及來源方面缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，本文通過采集2011年4月24日至2011年5月4

2、日期間千里巖海島春季大氣的分粒徑氣溶膠樣品，并利用離子色譜方法對(duì)其中的乙二酸、丙二酸、丁二酸三種二元羧酸以及其他主要的水溶性無機(jī)離子進(jìn)行分析，總結(jié)了非沙塵天氣(晴天)和沙塵天氣下、白天和夜間顆粒態(tài)二元羧酸的粒徑分布特征，并據(jù)此結(jié)合主要離子間的相關(guān)性分析結(jié)果對(duì)顆粒態(tài)二元羧酸的來源和形成機(jī)制進(jìn)行了探討。研究表明：
　　 (1)受千里巖當(dāng)?shù)匕l(fā)電機(jī)等設(shè)備的局地污染源影響，各離子組分的粒徑分布結(jié)果較為復(fù)雜，尤其在小于0.048μm以及大于

3、9.9μm粒徑范圍內(nèi)極易出現(xiàn)濃度較高的現(xiàn)象，并且在非沙塵天氣時(shí)這種影響更為明顯。
　　 (2)顆粒態(tài)乙二酸的濃度在兩種天氣狀況下均呈現(xiàn)類似的雙模態(tài)粒徑分布，即0.54～1.0μm范圍內(nèi)的液滴模態(tài)和3.1～6.2μm范圍內(nèi)的粗模態(tài)，并以液滴模態(tài)為主。雖然晴天的樣品數(shù)比沙塵天氣下多一倍，但乙二酸的濃度水平在沙塵天氣中要明顯高于前者，并且其雙模態(tài)分布特征更為顯著，而且在>6.2μm的粗粒子中也沒有明顯的濃度上升趨勢(shì)。與乙二酸不同的是，

4、丁二酸和丙二酸在液滴模態(tài)上的分布并不明顯，并且在有模態(tài)分布現(xiàn)象時(shí)主要表現(xiàn)為凝結(jié)模態(tài)(0.093～0.32μm)以及粗模態(tài)(1.8～6.2μm)。丁二酸在沙塵天氣中的濃度水平略高于非沙塵時(shí)期，并且在沙塵條件下明顯集中在0.093～0.32μm范圍內(nèi)的凝結(jié)模態(tài)。丙二酸的含量在沙塵天氣狀況下有所降低，并且粒徑分布不明顯，反而在非沙塵時(shí)期呈現(xiàn)較為顯著的凝結(jié)模態(tài)(白天)以及粗模態(tài)(夜間)分布特征。
　　 (3)非沙塵天氣下，千里巖海島大氣

5、中的顆粒態(tài)二元羧酸來自于陸地源和海洋源的混合源，并以陸地源輸送為主。白天時(shí)間段內(nèi)，乙二酸在液滴模態(tài)(0.54～1.0μm)的分布主要來自于云過程中的液相氧化反應(yīng)；對(duì)于其他粒徑段下二元羧酸的存在可能來自于氣-粒轉(zhuǎn)化凝結(jié)、非均相反應(yīng)以及海洋生物源的真菌代謝排放，其中，非均相反應(yīng)的作用對(duì)粗粒徑上乙二酸的分布作用可能更大。在夜間，液滴模態(tài)下乙二酸的形成受云過程的作用較大，而在粗模態(tài)下的分布則以氣態(tài)前體物同海鹽氣溶膠的非均相反應(yīng)為主。
　　

6、 (4)在沙塵暴發(fā)的時(shí)期內(nèi)，二元羧酸的來源受東亞陸源影響較大，并且沙塵時(shí)期C3/C4比值在白天、夜間分別為0.23、0.29，低于非沙塵時(shí)期，說明沙塵氣溶膠中攜帶的陸源離子對(duì)千里巖顆粒物中二元羧酸濃度的貢獻(xiàn)顯著，其反應(yīng)前體物也可能主要來自于陸地源沙塵的輸送作用。顆粒態(tài)乙二酸在白天多分布于液滴模念(0.54～1.8μm)中，并且同NO3-、NH4+、Mg2+等離子的相關(guān)性分別為0.90、0.88和0.86，說明乙二酸主要來自于氣相光化學(xué)