近日，国际大气科学领域主流期刊Atmospheric Chemistry and Physics在线发表了海洋动力-物理环境与智能感知全国重点实验室/海洋与大气学院的最新研究成果“Elevated Anthropogenic Contributions to Trace Elements in Marine Aerosols Compared to Coastal Qingdao in Eastern China（人为源对我国北方海洋气溶胶中微量元素的贡献显著高于青岛沿海城市背景）”。该成果第一作者为海洋与大气学院2021级博士研究生齐宇轩，通讯作者为周杨教授。
气溶胶微量元素，如Fe、Mn、Cr、V、Ni、Cu、Zn、As、Pb、Cd等，可随大气传输并沉降进入海洋，参与海洋生物地球化学循环。其中，Fe、Mn等元素可能影响浮游植物生长和海洋初级生产力，而Pb、Cd、As等有毒元素则可能带来潜在生态风险。因此，明确这些微量元素的来源、传输及转化过程，对于理解陆源物质向海洋输送机制、评估近海生态环境压力具有重要意义。
目前，关于中国近海与沿海城市之间气溶胶微量元素的来源差异及其传输过程的认识仍十分有限，缺乏基于同步观测的精细化源解析研究。该研究基于2018年春季和夏季在青岛八关山大气研究观测站（BARO，图1）及黄渤海海域开展的同步气溶胶采样，利用正定矩阵因子分解（PMF）模型对PM2.5微量元素进行了精细化源解析，共识别出8类来源因子：二次硝酸盐、二次硫酸盐与生物质燃烧、沙尘、机动车排放、老化海洋气溶胶、重油燃烧、燃煤、垃圾焚烧与工业排放等（图2）。
结果表明，春季青岛PM2.5中Fe主要受沙尘影响（贡献达81.6%），而在近海区域降至25.4%；同时老化海洋气溶胶因子的贡献升至33.6%，表明沙尘在由陆地向海洋传输过程中并非简单稀释，而是经历了与海盐、二次气溶胶及人为污染的混合和老化过程（图2）。该发现有助于进一步认识微量元素在海陆传输中的形态变化及其潜在生态效应。夏季，燃煤成为海洋气溶胶Fe和Mn的重要来源，贡献均超过40%；船舶重油燃烧对海洋Fe、Mn和Cr贡献显著，其中对Fe的贡献达26.1%。对于Pb、Cd和As 等具有潜在生态毒性的元素，燃煤在夏季海洋区域的贡献均达70%以上。结果表明，夏季海洋气溶胶中人为来源的微量元素超过自然源，凸显了陆地排放及区域传输对东部近海大气环境的深远影响。
该研究通过沿海城市-近海海域同步观测和精细化源解析，系统量化了人为源（燃煤、重油燃烧等）与自然源（沙尘、海盐等）对海陆PM2.5微量元素的贡献差异，揭示了沙尘在传输过程中的老化混合现象以及夏季人为源的主导作用。研究成果为理解陆源污染物向海洋的输送过程、评估大气沉降对海洋生态环境的影响提供了关键数据支撑，也为开展区域空气质量协同治理和近海生态环境保护提供了科学依据。
图1.青岛八关山大气研究观测站（BARO）及海上巡航观测（a）（b）主要气团传输路径与（c）（d）地理位置示意图。箭头表示气团传输方向；实线表示黄渤海采样的巡航轨迹，星号表示青岛BARO站的地理位置，填色表示PM2.5中Fe的浓度（μg m-3）。
图2. 基于PMF模型解析得到的不同源因子对（a）Fe和（b）Mn的贡献百分比，其中“marine”表示黄渤海区域样品。
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Yuxuan Qi, Wenshuai Li, Wen Qu, Haizhou Zhang, Wenqing Zhu, Jinhui Shi, Daizhou Zhang, Yanjing Zhang, Lifang Sheng, Wencai Wang, Yunhui Zhao, Yuanyuan Ma, Danyang Ren, Guanru Wu, Xinfeng Wang, Xiaohong Yao, and Yang Zhou, Elevated anthropogenic contributions to trace elements in marine aerosols compared to coastal Qingdao in eastern China. Atmospheric Chemistry and Physics, 26(10), 7721-7740, 2026.
文章链接：https://acp.copernicus.org/articles/26/7721/2026/