大氣氣溶膠是海洋營養物質的主要來源,太平洋上空氣溶膠受到亞洲大陸傳輸影響。中科院大氣物理研究所辛金元研究團隊與海洋研究所張祥光研究團隊聯合開展西太平洋近遠海大氣氣溶膠綜合特性巡航觀測,觀測設備搭載在中科院“科學”號海洋科學綜合考察船上。該項研究系統地對西太平洋不同粒徑段氣溶膠質量濃度與數濃度分佈特徵與大陸氣溶膠傳輸影響進行了量化分析,彌補了西太平洋區域氣溶膠特性實測結果的不足。
在2018.11-2019.01觀測時段內,西太平洋地區細顆粒物(Dp<=2.5μm)平均數濃度為35.1±87.4cm-3,質量濃度為12.3±9.1μg/m3。排除大陸氣團傳輸影響時段,細顆粒物平均數濃度與質量濃度分別降低120%、7%。傳輸時段顆粒物數量濃度及質量濃度分別為非傳輸時段的7.2、1.3倍(109.2±169.3cm-3、15.1±10.9μg/m3)。不同緯度帶海洋氣溶膠濃度變化受大陸性氣溶膠傳輸影響差異較大。南亞中緯度海域,南亞低緯度海域及赤道海域近海超細粒子(Dp<=1μm)質量濃度分別是遠海海域的3.1,1.1,0.93倍,其中南亞中緯度海域(東海和黃海)近海PM1達到12.8±10.1μg/m3,沿岸人為活動排放對該海域氣溶膠濃度影響較大。各緯度帶近海海域PM2.5/PM10分別為30%,21%,22%,而在各海域遠海區域PM2.5/PM10分佈比例趨於穩定(22-23%),海洋氣溶膠背景特徵體現明顯。受風速變化的影響,傳輸影響時段氣溶膠隨著風速的增大,風速對氣溶膠體現清除作用。而在非傳輸時段,其海表面風速都會促進海洋氣溶膠的生成,並且在PM2.5-PM5粒徑段風速的促進作用最為明顯。科考船巡航觀測認知了西太平洋上空不同粒徑段氣溶膠特性空間變化特徵,可為氣溶膠氣候輻射效應研究提供實測依據。
圖1.西太平洋氣溶膠近遠海分佈及風速影響機制示意圖。餅狀圖表示不同緯度地區的顆粒物分粒徑段濃度。
圖2.(a).西太平洋遠海航行路線及後向軌跡氣團來源追溯。(b).細模態顆粒物數濃度空間分佈。(c).粗模態顆粒物數濃度空間分佈。(d).細模態顆粒物質量濃度空間分佈。(e).粗模態顆粒物質量濃度空間分佈.
圖3.西太平洋航行觀測氣溶膠質量濃度與海表面風速關係。(a-e)傳輸時段氣溶膠粒子分級質量濃度與風速關係。(f-j)非傳輸時段氣溶膠粒子分級質量濃度與風速關係。
該研究得到了中國科學院戰畧先導專項美麗中國生態文明建設科技工程專題任務(XDA23020301)與國家自然科學中英人才項目基金(42061130215;NAF\R1\201354)等項目聯合資助。
該研究結果發表在Environmental Pollution上。
Citation:
Yining Ma,Xiangguang Zhang,Jinyuan Xin*,Wenyu Zhang,Zifa Wang,Quan Liu,Fangkun Wu,Lili Wang,Yilong Lyu,Qinglu Wang,Yongjing Ma.Mass and number concentration distribution of marine aerosol in the Western Pacific and the influence of continental transport,Environmental Pollution,2022,298,118827.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749122000410