近日，Science of The Total Environment在线发表了中国海洋大学海洋与大气学院最新科研成果“Characteristics of Aerosol Aminiums over a Coastal City in North China: In-sights from the Divergent Impacts of Marine and Terrestrial Influences”（华北沿海城市气溶胶中有机胺的特征：海洋和陆地的影响）。该成果第一作者为海洋与大气学院21级硕士研究生杨奕妍，通讯作者为周杨副教授。
有机胺作为大气细颗粒物中的关键碱性成分，在新粒子生成及雾霾过程的中扮演着重要角色。尤其值得关注的是，近海大气环境中有机胺的浓度表现出显著的时空变化特性，这种变化主要归因于海洋与陆地排放源之间的复杂相互作用以及多变的气象条件影响（图1）。本研究聚焦于华北地区的典型沿海城市—青岛，对不同季节PM2.5颗粒物的组成展开了深入分析，并针对四种主要有机胺离子（MMAH+、DMAH+、TMAH+、TEAH+）的来源及其受到海洋与陆地源影响的差异性进行了系统的对比研究。
图1. 本研究中海陆不同环境对颗粒相有机胺的影响。
有机胺浓度的季节变化与环境中的温度和湿度状况密切相关，数据分析揭示，在低温高湿条件下，有机胺更容易生成并积累。然而，当湿度超过60%时，铵盐可能取代部分有机胺离子，促使有机胺转化为气态，从而造成颗粒态有机胺浓度下降。此外有机胺日夜浓度的变化在秋冬季与夏季间显示出明显的季节性差异。在秋冬季时段内，MMAH+、DMAH+和TMAH+的昼夜浓度差距较小，白天浓度略微高于夜晚；但由于TEAH+容易在下午被大气环境氧化，导致晚上的浓度略高于下午。而在夏季，受到明显的日夜海陆风交替影响，日夜海陆风差异，白天海风及伴随的雾过程导致MMAH+、DMAH+和TMAH+的浓度日夜差异相对更大（图2a）。
通过对各类有机胺来源采用PMF模型进行季节性定量分析，并结合HYSPLIT模型模拟气团轨迹探究其具体来源，研究表明，陆地人为排放源如机动车尾气及扬尘混合源和直接排放源是MMAH+和DMAH+浓度升高的主要贡献者。相反，TMHA+和TEAH+的浓度峰值则主要归因于海洋源的影响。进一步针对海洋源的一次排放和二次转化过程的研究揭示，TMAH+主要源自海洋的初级生成过程，而MMAH+、DMAH+以及TEAH+这三种有机胺，则主要经过海洋环境中的二次化学反应生成。在探讨海洋源影响的过程中发现，当海洋释放出较多的含硫化合物（如MSA）时，相应的含氮化合物（如TMAH+）的释放量则相对较少，这体现了海洋生态系统内部硫与氮之间的某种拮抗或平衡作用（图2b）。
本研究系统地探究了各类有机胺的来源、影响因素以及它们在海洋生态系统中氮硫之间的平衡作用对大气的影响，有助于深入剖析不同环境条件下气溶胶中有机胺形成的各种潜在机制，进一步为研究大气中碱性物质的形成和作用提供了重要的视角。
注：该研究观测站点位于中国海洋大学鱼山校区（图3），八关山大气研究观测站（BARO，120.34°E，36.06°N），海拔高度约为100m，距海岸线约600m。由于特殊的地理位置，站点空气质量容易受到华北地区重污染传输的影响以及海洋气团的影响，是西风带上独具代表性的沿海城市背景站点。
图2. （a）2019/7/12-2019/7/16海陆风期间检测到的有机胺离子、海盐示踪粒子的浓度和气象参数的时间序列。（b）2019和2021年夏季海洋含硫气溶胶（MSA）与海洋含氮气溶胶（TMAH+）间的相关关系示意图。
图3. 青岛八关山大气研究观测站（BARO）位置示意图。
发表文章列表：
Yang, Y., Sun, M., Wu, G., Qi, Y., Zhu, W., Zhao, Y., Zhu, Y., Li, W., Zhang, Y., Wang, N., Sheng, L., Wang, W., Yu, X., Yu, J., Yao, X., Zhou, Y., 2024. Characteristics of aerosol aminiums over a coastal city in North China: Insights from the divergent impacts of marine and terrestrial influences. Science of The Total Environment 170672.
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170672