Category Archives: 科研进展

本科实习科研成果: 中国花粉颗粒物的吸湿性

中国科学院广州地球化学研究所通过建立多种机制,鼓励全国各高校的优秀本科生在读期间来所参与高水平科学研究,并取得多项成果。在有机地球化学国家重点实验室唐明金研究员的指导下,陈兰夏迪和陈奕竹两位同学本科实习期间的科研成果近日由ACS Earth and Space Chemistry在线发表。陈兰夏迪同学2019年本科毕业于华南农业大学,现为中国科学院广州地球化学研究所2019级直博生。陈奕竹同学现为中国地质大学(武汉)李四光学院大学三年级本科生,通过李四光学院与广州地球化学研究所的联合培养机制确定唐明金研究员为联合指导老师,并于2019年获得广州地球化学研究所“中国科学院大学生创新实践训练计划”项目的资助。

图1:花粉颗粒物的产生、传输及其环境、气候及生态效应

作为一种生物气溶胶,花粉在人体健康、气候和生态系统演化等多个方面扮演着非常重要的角色。吸湿性是花粉颗粒物最重要的物理化学性质之一,在很大程度上决定花粉颗粒物在地球系统中的行为及效应。我国幅员辽阔,花粉种类众多,然而目前还没有任何关于我国花粉颗粒物的吸湿性研究。在近日发表的这项工作中,陈兰夏迪等人首次测定了25和37摄氏度下11种我国代表性花粉(6种风媒、5种虫媒)的吸湿性,发现这些花粉都具有一定的吸湿性。当相对湿度由0%升高至90%时,花粉颗粒物的质量增加了33-43%,所对应的吸湿性参数约为0.04。就目前已有的数据(包括本研究和前人的研究)来看,风媒花粉和虫媒花粉的吸湿性似乎没有系统差异,而中国常见花粉与欧洲/北美常见花粉的吸湿性也非常相似。此外,两个温度下(25和37摄氏度)花粉颗粒物吸湿性的差异比较小。

图2:11种我国代表性花粉颗粒物的吸湿性。(a)相对湿度为90%时和相对湿度为0%时花粉颗粒物的质量比;(b)花粉颗粒物的吸湿性参数。

该研究获得科技部重点研发计划(2017YFC0210103)、中国科学院对外合作重点项目(132744KYSB20160036)和中国科学院百人计划等项目的资助,合作者包括中国科学院华南植物园罗世孝研究员和香港科技大学王哲教授等人。

文章信息:Chen, L. X. D., Chen, Y. Z., Chen, L. L., Gu, W. J., Peng, C., Luo, S. X., Song, W., Wang, Z., and Tang, M. J.: Hygroscopic properties of eleven pollen species in China, ACS Earth Space Chem., doi: 10.1021/acsearthspacechem.1029b00268, 2019.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsearthspacechem.9b00268

第10届亚非石油地球化学与勘探国际会议(AAAPG2019)论文专辑在线出版

中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室、亚非石油地球化学家理事会(Council of AAAPG)、中石油勘探开发研究院、中石化勘探开发研究院等单位于2019年5月在广州成功举办第10届亚非石油地球化学与勘探国际会议(AAAPG2019)。会议论文专辑目前已经在IOP Conference Series: Earth and Environmental Science杂志在线出版(图1)。IOP:EES主要出版地球与环境科学国际会议专辑,为EI收录杂志,本专辑共收录论文52篇,反映了亚非地区油气地球化学研究与勘探的新进展(图2)。

该专辑受到亚非石油地球化学家理事会(Council of AAAPG)、中国科学院国际会议专项(ID 132744GJHY20180004)和会议组委会的支持,得到中国科学院A类先导型专项“深部智能导钻装备研发与相关理论(XDA14010103)”和国家油气重大专项课题“深层-超深层油气地球化学作用与资源分布(2017ZX05008-002”的资助。

专辑链接:https://iopscience.iop.org/issue/1755-1315/360/1

图1 AAAPG2019专辑封面

图2 AAAPG2019专辑网页截图

JGR-A: 中国干旱/半干旱地区盐尘暴大气颗粒物吸湿性

唐明金 研究员

由干旱和半干旱地区地表排放进入大气的矿质颗粒物是一种非常重要的大气颗粒物,其年排放量居于全球第二位,而大气含量则居于全球第一位。一般认为,这些矿质颗粒物主要由石英、长石、伊利石、高岭石、蒙脱石和碳酸盐矿物组成,其吸湿性很弱。最近几年的外场观测表明,矿质颗粒物,尤其是从干盐湖和盐碱地表面排放进入大气的矿质颗粒物,除了上述吸湿性很弱的矿物之外,往往还含有一定量的水溶性盐(如氯化钠和硫酸钠等)。与沙尘暴相对应,这类矿质颗粒物常被俗称为盐尘暴颗粒物。然而,目前关于盐尘暴大气颗粒物吸湿性的科学认识还基本上处于空白阶段。

图1:土壤样品采样点的地理分布

中国科学院广州地球化学研究所唐明金研究员课题组针对这一问题展开深入研究。他们购买和采集了十三个中国干旱和半干旱地区地表土壤样品(如图1所示,采样点东起黄河三角洲,西至新疆罗布泊),使用X射线衍射仪测定了这些样品的矿物组分,使用离子色谱仪分析了它们的水溶性离子成分,并使用蒸汽吸附分析仪研究了这些样品的吸湿性。研究发现,不同样品的吸湿性存在着很大的差异;具体来说,相对湿度为90%和<1%时颗粒物样品质量比(即吸湿增长因子)最小仅为1.02,最大则可达6.7。盐尘暴颗粒物的吸湿性主要决定于其矿物组分和水溶性离子成分;吸湿性较强的颗粒物往往含有一定量的石盐和芒硝,而这些颗粒物的吸湿性与水溶性阴阳离子的含量呈现出较好的相关性。该研究进一步基于水溶性阴阳离子的含量,使用气溶胶热力学模型(ISORROPIA-II)模拟了90%相对湿度下这些样品的吸湿增长因子,发现总体上计算结果与实测结果较为吻合。

图2:90%相对湿度下颗粒物样品的吸湿增长因子:计算结果与实测结果的对比。

该研究表明,某些矿质颗粒物可能具有一定乃至较强的吸湿性,这可能将改变我们关于矿质颗粒物吸湿性的科学认识,进而帮助我们更好地了解矿质颗粒物在大气化学和气候系统中的作用。

本项研究发表在Journal of Geophysical Research: Atmosphere上,受到国家自然科学基金委“中国大气复合污染的成因与应对机制的基础研究”重大研究计划(91744204和91644106)以及中国科学院“百人计划”等项目的资助。

论文信息:Tang, M. J., Zhang, H. H., Gu, W. J., Gao, J., Jian, X., Shi, G. L., Zhu, B. Q., Xie, L. H., Guo, L. Y., Gao, X. Y., Wang, Z., Zhang, G. H., and Wang, X. M.: Hygroscopic properties of saline mineral dust from different regions in China: geographical variations, compositional dependence and atmospheric implications, J. Geophys. Res.-Atmos, doi: 10.1029/2019jd031128, 2019.

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019JD031128