JGR-A: 气溶胶铁可溶性的特征及影响因素

唐明金 研究员

(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(42022050)和中国博士后面上项目(2021M703222)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.