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科研进展

广州地化所、深地科学卓越中心揭示气溶胶铁可溶性的特征及影响因素

  

       铁(fe)是生命必需的关键微量营养元素之一,而全球大约有50%左右的海域处于不同程度的缺fe状态。气溶胶沉降是开阔大洋表层海水中fe的主要来源,从而对这些地区的生物地球化学循环、初级生产力和吸收二氧化碳的能力产生重要影响。气溶胶fe可溶性的不确定性很大,是目前限制我们准确估算气溶胶中可溶性fe沉降通量的主要瓶颈。

       中科院广州地化所有机地球化学国家重点实验室、深地科学卓越中心博士生张欢欢同学(导师:唐明金研究员)2019年冬季在青岛开展了为期40余天的外场观测,使用大气颗粒物分级采样器同步采集粗粒子(粒径大于1微米的大气颗粒物)和细粒子(粒径小于1微米的大气颗粒物),并测定粗细粒子中总fe和可溶性fe的浓度。研究结果近日由journal of geophysical research-atmospheres 在线发表。

图1: 观测期间粗细粒子中总fe浓度、fe的质量分数、可溶性fe浓度及fe可溶性

       该研究发现,青岛地区粗细粒子中总fe浓度无显著性差异,而细粒子中fe可溶性显著大于粗粒子。沙尘天和灰霾天气溶胶fe的浓度显著高于清洁天;灰霾天气溶胶fe可溶性显著高于清洁天,而沙尘天气溶胶fe可溶性显著低于清洁天。化学过程显著提高了粗细粒子中fe的可溶性,而燃烧源/人为源的直接排放仅对细粒子中fe可溶性的增强有显著作用(在粗粒子中的作用较小)。
       该研究还发现,气溶胶含水量和酸度对气溶胶fe可溶性有重要的影响。如图2所示,当气溶胶ph值大于4时(酸性较弱),粗细粒子中fe可溶性普遍低于1%;当气溶胶ph值小于4(酸性较强)且相对湿度大于60%时,粗细粒子中fe可溶性普遍大于1%;而当气溶胶ph值小于4(酸性较强)且相对湿度小于60%时,粗细粒子中fe可溶性仍普遍小于1%。本研究有助于我们进一步认识实际大气颗粒物中fe元素含量、来源及可溶性的特征和影响因素。
图2 细粒子(a)和粗粒子(b)中fe可溶性与气溶胶ph值和相对湿度(rh)的关系

       该研究由基金委优青项目和中国博士后面上项目等项目资助,主要合作者包括山东大学薛丽坤教授、朱玉姣副研究员等人。
       文章信息:
       zhang, h. h., li, r., dong, s. w., wang, f., zhu, y. j., meng, h., huang, c. p., ren, y., wang, x. f., hu, x. d., li, t. t., peng, c., zhang, g. h., xue, l. k., wang, x. m., and tang, m. j.: abundance and fractional solubility of aerosol iron during winter at a coastal city in northern china: similarities and contrasts between fine and coarse particles, j. geophys. res.-atmos, e2021jd036070, https://doi.org/036010.031029/032021jd036070, 2021.
 
 
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