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研究其對于人體健康、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)二元羧酸的形成機理大多可以通過分析它的粒徑分布進行判別。目前，國內(nèi)有關(guān)千里巖海島大氣中顆粒態(tài)二元羧酸的形成機理及來源方面缺乏系統(tǒng)的認識，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離子進行分析，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)果對顆粒態(tài)二元羧酸的來源和形成機制進行了探討。研究表明：
　　 (1)受千里巖當(dāng)?shù)匕l(fā)電機等設(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。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)的時期內(nèi)，二元羧酸的來源受東亞陸源影響較大，并且沙塵時期C3/C4比值在白天、夜間分別為0.23、0.29，低于非沙塵時期，說明沙塵氣溶膠中攜帶的陸源離子對千里巖顆粒物中二元羧酸濃度的貢獻顯著，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)