雾霾天对青岛PM2.5中铁、磷浓度及溶解度的影响

摘要

大气气溶胶中铁(Fe)和磷(P)溶解度决定了其沉降入海后对海洋初级生产及固碳能力的影响。本文分析了2017—2018年冬季在青岛采集的PM2.5样品中总态、溶解态Fe(Total Fe,TFe;Soluble Fe,SFe)和总态、溶解态P(Total P,TP;Soluble P,SP)浓度,讨论了雾、雾霾、霾和晴天对Fe和P浓度及溶解度的影响。平均而言,TFe浓度在雾天和雾霾天显著低于晴天,霾天则与晴天基本相当;SFe在雾天和雾霾天显著高于晴天,霾天也高于晴天,但二者无显著差异。Fe溶解度在雾天时最高,为16.8%,其次是雾霾天,平均为8.9%,霾天和晴天基本相当,为3.5%左右。TP与TFe和SP与SFe具有显著相关关系,其浓度变化趋势一致,但不同天气下P浓度的差异明显小于Fe。P溶解度在雾天和雾霾天约为80%,霾天时为45%,均显著高于晴天时的27%。PM2.5中Fe和P主要来自地壳源的贡献,未受人为活动影响时,Fe、P溶解度分别为1.5%~2%和16%~18%。大气酸化作用和相对湿度(Relative humidity,RH)的协同作用是不同天气条件下Fe、P溶解度产生差异的主要机制。霾天时气溶胶Fe、P溶解度明显低于雾霾天,其原因是霾天时低于60%的RH限制了大气酸化作用对溶解度的影响。