Picarro應用于中國農村地區大氣水溶性有機物的氣體-氣溶膠相劃分

 

       水溶性有機物（WSOC）以氣體和顆粒物的形式大量存在于大氣中，在大氣水反應和云凝結核（CCN）形成中發揮著重要的作用，對全球和區域氣候變化有著重要影響。此外，某些WSOC是有毒的，它會影響人類健康。WSOC可從源中直接排放或從氣態和顆粒有機質（OM）的光氧化中二次產生。目前，只進行了有限的測量來理解WSOC劃分機制。結果表明，氣體-顆粒物相劃分取決于很多因素，例如氣象參數、氣體物質組成和凝結相性質。將氣相WSOC（WSOCg）分配到氣溶膠相（WSOCp）是大氣二次有機氣溶膠的主要形成路徑。然而，WSOC劃分過程的基本機制尚不清楚。
 

       基于此，在本文中，來自華東師范大學、上海市環境科學研究院和上海市環境監測中心的研究團隊于2019年冬季在長江三角洲河口濕地生態系統野外科學觀測站（31°44′N，121°13′E）同時測量了氣體和顆粒物，包括NH₃（Picarro G2103），有機酸（草酸、甲酸和乙酸）、無機離子（陽離子：Na⁺，NH₄⁺，K⁺，Ca₂⁺和Mg₂⁺；陰離子：SO₄²⁻，NO₃⁻和Cl⁻）和WSOC。為了全面理解WSOCp形成機制，作者還測量了300-550 nm WSOCp的光學吸收，同時測量了PM2.5并調查了氣體-氣溶膠相劃分的影響因素以全面理解中國大氣，尤其是嚴重冬季霧霾區的有機氣溶膠行為。
 

【結果】
 

ALWC和pH對WSOCg劃分的影響。
 

NH₃對中國不同區域WSOCp分布的影響。

【結論】

       在干旱期（相對濕度（RH）<80%），WSOCg主要劃分為有機相，而濕潤期（RH）>80%）為氣溶膠液態水（ALW），表明該區域兩種不同的二次有機氣溶膠（SOA）形成過程。在干旱期，溫度是WSOCg吸收的主要驅動力。而在濕潤期，控制WSOCg吸收的因素為ALW含量和pH，兩者都會通過NH₄NO₃形成和有機酸中和過程被NH₃顯著提高。此外，作者發現，在全國范圍內，WSOCp與NH₄NO₃的相對豐度呈較強的線性相關，其空間分布與NH₃一致，進一步表明NH₃在WSOCp形成中的關鍵作用。由于WSOCp是SOA的主要組成部分，NH₃通過增加ALW的形成和WSOCg的分配來促進SOA的產生，這表明控制NH₃的排放對于緩解中國霧霾污染特別是SOA是必要的。

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