论文部分内容阅读
类腐殖质(HULIS，Humic-like Substances)是一种广泛存在于大气气溶胶中的大分子有机物，主要来自于生物质的不完全燃烧和大气中的二次反应过程。HULIS对太阳辐射有较强的吸收性，鉴于其重要的气候环境意义，近年来受到了国内外越来越多的关注。青藏高原由于其独特的地貌形态和大气过程，使其成为研究HULLS相关特性的理想场所。本研究选择藏东南、珠峰和纳木错三个典型区域开展工作。藏东南广袤的森林植被所挥发的有机化合物易于二次反应生成HULLS，能够较好代表森林环境中HULLS的变化情况;珠峰地区毗邻大气污染严重的南亚地区，是研究大气污染物跨境传输的理想地域;而纳木错人类活动稀少，可以代表大气环境本底。 本研究分夏季和冬季采集了藏东南（2013年8月和2014年1月）与纳木错（2015年8月至9月和2014年12月至2015年2月）的气溶胶TSP样品及珠峰（2010年10月至2011年10月）全年的气溶胶样品。样品采集后应用固相萃取法分离提取其中的HULLS成分，然后采用紫外-可见光分光光度计和总有机碳分析仪分别测定其吸光特性及浓度含量，并根据HULLS与分子标志物的相关性探索其可能的化学转化过程，依据采样期大气反向轨迹模拟和卫星火点观测追踪其可能来源区域。以下是本研究获得的主要成果: 藏东南HULIS的平均含量在夏季和冬季分别为0.84±0.36μg C m-3和0.82±0.33μg C m-3，显著高于已有文献中其它偏远地区（如北极）的含量，而且其含量的季节差异较小，但昼夜变化明显。藏东南HULLS的吸光特性，即单位质量吸光能力(MAE，Mass Absorption Efficiency)和吸光能力随波长变化的响应程度（AAE，Absorption(A)ngstrom Exponent）昼夜之间变化不大，却存在明显的季节差异，具体表现为AAE(300-400)夏季高于冬季，而冬季MAE365的值是夏季的2-3倍。通过来源分析，藏东南夏季HULLS的来源既有大气中二次反应，也有来自于生物质燃烧的贡献，而冬季则主要来自于生物质的燃烧。HULIS来源的季节差异可能是导致其含量和吸光特性发生变化的主要原因。 珠峰HULLS的含量在季风期最高（0.84±0.70μg C m-3），且其季节变化趋势和WSOC(Water-soluble organic carbon)、OC的一致，而一次来源（燃烧排放）的EC在季风期含量却没有明显的升高，表明HULIS和WSOC、OC可能主要来自于大气中的二次反应过程。珠峰气溶胶中HULIS的AAE(300-400)年平均值为8.07，最大值(13.5)出现在季风期，最小值(4.00)出现在冬季;MAE365的年均值为0.59 m2 g-1，最大值(1.88 m2 g-1)出现在冬季，最小值(0.06 m2 g-1)出现在季风期，表明不同季节HULIS的形成过程和来源不同，即夏季主要来自大气中二次反应过程，冬季主要来自于生物质燃烧。 纳木错HULLS的平均含量在夏季和冬季分别为0.22±0.09μgC m-3、0.15±0.12μgC m-3，即夏季高于冬季;其含量低于本研究中藏东南和珠峰对应时段，反映了纳木错作为背景站的特点。纳木错HULLS的AAE(300-400)昼夜之间变化不明显，但存在显著的季节差异，夏季MAE365值低于冬季，约为后者的1/2-1/3，进一步突出反映了HULLS的来源对其吸光特性的影响。 在获得HULIS和WSOC的含量、光学特性基础上，通过AM1GH(Air Mass1 Global Horizontal)太阳辐射模型分别计算藏东南、纳木错和珠峰三个地区的HULIS和WSOC相对黑碳对太阳辐射吸收的贡献。三个地区HULLS贡献的最高值为珠峰的8.74％，最低值是纳木错的5.01％，WSOC贡献的最高值和最低值都出现在纳木错，分别为夏季的23.67％和冬季的11.41％，这体现了HULIS吸光特性的区域差异，凸显了气溶胶中吸光性有机组分在气候环境变化中的重要意义。