青岛大气气溶胶中微量元素溶解度及其影响因素.pdfVIP

青岛大气气溶胶中微量元素溶解度及其影响因素 青岛大气气溶胶中微量元素溶解度及其影响因素 摘要 大气气溶胶在海洋表面的沉降可以向海洋输送营养元素，一些元素会是海洋 初级生产力的限制因素（如N 、P 、Si ），一些重要的微量营养元素，会很大程 度上影响海洋的初级生产和固碳能力（如：Fe ），以及海洋生物的生长和生物群 落结构（如Zn 、Mn ），而这些影响从根本上决定于沉降元素的溶解度。气溶胶 中微量元素溶解性的研究已经广泛展开，在溶出实验中溶出介质、pH 、溶出时 间等方面有了较好的认识。但分析的不确定性仍然很大且对影响气溶胶中微量元 素溶解性因素的认识也同样不足。同非洲撒哈拉沙尘相比，关于亚洲沙尘溶解性 的研究非常有限。 利用2012 年12 月1 日-2013 年1 月31 日及3 月1 日-4 月31 日连续采集的 119 个总悬浮颗粒物样品（TSP ），分析了其中微量元素的总浓度和溶解态浓度， 讨论了颗粒物浓度、气溶胶来源以及酸化过程对微量元素溶解度的影响。重点分 析的元素包括受地壳源影响较大的地壳元素Fe 、Al 和Mn ，以及受人为污染影 响较大的人为元素Zn 、Pb 和Cu 。这项工作为进一步了解人为活动对亚洲沙尘微 量元素溶解性的影响和评价亚洲沙尘沉降对海洋初级生产力的影响奠定基础。 研究结果表明：青岛大气气溶胶中含量最高的两种微量元素为Fe 和Al ，平 3 3 3 均分别为3817.47 ng/m 和3938.50 ng/m 。Mn 含量较低，平均为76.12 ng/m 。 3 3 人为元素以Zn 浓度最高，平均为26 1.75 ng/m ，Pb 浓度次之，为118.24 ng/m ， 3 Cu 最小，为49.92 ng/m 。其余元素浓度从高至低依次为Mn Ba Sr Ni As V Rb Ga Bi Cd Tl Co Cs 。气溶胶中微量元素溶解态浓度较高的元素分别为 Zn 、Al 、Fe 、Mn 、Pb 和 Cu，其余从高至低依次为Sr Ba As V Rb Ni Ga Cd Tl Cs Bi Co 。微量元素溶解度存在明显低值的为Fe 和Al ，平均分别为 2.63%和4.60% 。人为元素的溶解度普遍较高，如Zn 、Cu 和As ，溶解度可达 ~25%-70% 。其他微量元素溶解度的差异较大，可从低至~10% （如Ba ）到高至 ~70% （如Cs ）。 主成分分析结果显示，青岛大气气溶胶来源主要为人为污染源，其次为沙尘 源和少量海洋源。利用富集因子 （EFcrust ）来判断气溶胶中元素的来源，结果显 示，起源于人为污染的元素其EFcrust 值较大并拥有较高的溶解度，而沙尘源主导 i 万方数据 青岛大气气溶胶中微量元素溶解度及其影响因素 的元素EFcrust 较小且溶解度也普遍较低。但微量元素溶解度与EFcrust 间并无统计 意义上的相关关系。气团后向轨迹的聚类分析显示，观测期间，41.2% 的样品主 要受到华北城市群等人为源影响（AS ），26.1% 的气溶胶样品主要受北方沙尘源 影响（DS ），32.8%主要受北方沙漠地区沙尘源和华北人为源（MS ）的共同影 响。三组样品微量元素的溶解度与气团来源关系可以大致描述为：ASMSDS 。