西北城市西安气溶胶铁的总量与溶解态来源解析：不同来源铁溶解度的环境启示

本研究针对气溶胶铁（Fe）溶解态来源量化不足的科学难题，通过受体模型（PMF）解析西安粗、细颗粒物中总Fe与溶解态Fe的来源贡献，首次提出源解析法反演不同来源Fe溶解度。结果显示：总Fe以沙尘源为主（粗/细颗粒贡献56%/73%），而溶解态Fe主要来自二次过程（61%/42%）和人为源（30%/38%）。该方法为全球尺度溶解态Fe模型模拟提供了新范式。

　　

在全球气候变化背景下，气溶胶铁（Fe）的沉降如同看不见的"海洋肥料"，深刻影响着海洋初级生产力与碳循环。然而，这个看似微小的环境因子却暗藏两大谜团：一是沙漠沙尘虽贡献了全球气溶胶总Fe的绝大部分，但其溶解态Fe（可被生物利用的形式）的贡献常被高估；二是现有模型对溶解态Fe的模拟结果与实测数据存在显著差异。这些认知缺口直接制约着我们对"铁-碳耦合"气候效应的准确评估。

中国科学院的研究团队选择中国西北内陆城市西安作为天然实验室，这里既是亚洲沙尘传输的重要通道，又聚集着密集的人为排放源。通过采集126对粗（d_p > 1 μm）、细（d_p < 1 μm）颗粒物样本，结合正矩阵分解（PMF）受体模型和创新的源解析反演法，首次实现了不同来源气溶胶铁溶解度的系统量化。论文发表于《Journal of Environmental Sciences》，为理解铁的生物地球化学循环提供了突破性视角。

关键技术包括：1）四季分粒径采样（粗/细颗粒物）；2）总Fe与溶解态Fe的同步测定；3）PMF受体模型源解析；4）基于西安和青岛双城数据的溶解度反演算法验证。

【Source profiles】
五因子解析显示：粗颗粒中沙尘源贡献总Fe的56%（含Al、Ca²⁺特征因子），但溶解态Fe贡献仅6%；细颗粒中该趋势更显著（总Fe 73% vs 溶解态5%）。二次过程（SO₄^2--NO₃^--NH₄⁺组合）成为溶解态Fe最大来源（粗/细颗粒61%/42%），揭示大气酸化对Fe转化的关键作用。

【Novel solubility retrieval】
创新性建立的溶解度反演法显示：沙尘源Fe溶解度稳定低于1%（西安0.7% vs 青岛0.8%），而工业源溶解度高达15%（燃煤飞灰）至81%（油飞灰）。该方法在跨区域验证中表现出卓越一致性，解决了传统浸提法（leaching method）数据可比性差的难题。

这项研究颠覆了"沙尘主导溶解态Fe"的传统认知，证实人为活动和二次过程才是生物有效铁的主要制造者。所建立的源解析-溶解度反演耦合框架，为全球海洋模型提供了关键参数化方案，对精准预测"铁施肥"气候效应具有里程碑意义。特别值得注意的是，该研究揭示细颗粒物中人为源Fe溶解度可达沙尘的20倍，这对评估城市大气污染的健康风险提供了新的量化指标。