黃東海大氣氣溶膠中有機胺的組成、來源及粒徑分布研究.pdf

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

2、最具代表性的陸架淺海之一，初級生產(chǎn)力水平較高，可能存在豐富的有機胺來源，是研究中國近海海洋環(huán)境中大氣顆粒態(tài)有機胺理化特征，及其對海洋大氣環(huán)境影響的理想?yún)^(qū)域。
　　本研究在2011-2012年搭載了四個黃東?？茖W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年三個航次使用的是九級安德森采樣器，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。對氣溶膠中的有機

3、胺采用震蕩萃取-離子色譜分析法進行了測定，該方法能夠?qū)αN大氣常見有機胺進行定量分析。本研究中被大量檢出的有機胺種類為二甲胺（DMA）及三甲胺（TMA），證明它們是黃東海大氣氣溶膠中有機胺的主要存在形式。對這兩種有機胺進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，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年秋末兩個航次的大氣氣溶膠中有機胺的濃度較低，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。進一步分析發(fā)現(xiàn)，海洋初級生產(chǎn)力水平較高時，海洋大氣氣溶膠中有機胺的濃度也較高，所有樣品中有機胺濃度最高的兩個樣品采集于海洋水華期間與濃霧條件下。
　　對大氣顆粒態(tài)有機

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、硝酸根和銨根的對比，排除了有機胺的人為污染來源。同時不同航次結(jié)果顯示高低初級生產(chǎn)力水平下有機胺濃度差異巨大，且其中兩個航次的顆粒態(tài)有機胺濃度與海洋表層葉綠素濃度變化趨勢接近。進一步以鈉離子作為海洋源指示離子，結(jié)合溫度、風速等氣象條件分析，發(fā)現(xiàn)海洋大氣氣溶膠中有機胺的主要來源是海洋釋放，但與何種海洋生物活動直接相關(guān)還有待研究。
　　通過2011年3-4月與

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

7、11月的nano-MOUDI樣品進行估算，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TMA的貢獻分別為29％與52%。這一結(jié)果反應的是低初級生產(chǎn)水平下的黃東海大氣氣溶膠中有機胺的形成途徑，與3-4月樣品結(jié)果有一致性。
　　有機胺對氣溶膠陽離子態(tài)N的貢獻存在明顯的時間差異，8月航次中最高，達22%，3-4月、11月航次其平均貢獻僅為4.0%與0.5%。氣溶膠中有機胺與銨根的比例隨時間、空間分布差異巨大，高比例值的出現(xiàn)