中国沿海大气气溶胶中水溶性有机碳的粒径分辨荧光特性及其气候效应研究

本研究针对大气气溶胶中水溶性有机碳（WSOC）的气候效应机制不明问题，通过EEM-PARAFAC技术解析青岛地区粒径分辨荧光特性。发现冬季富集低氧化HULIS而夏季细颗粒含高氧化HULIS，首次揭示沙尘使粗颗粒腐殖化增强、降雨降低细颗粒芳香性的粒径差异规律，为气溶胶气候模型提供关键参数。

　　

在全球气候变化的背景下，大气气溶胶中的水溶性有机碳（WSOC）因其复杂的光吸收特性成为研究焦点。这类物质既能通过生物质燃烧等直接排放，也能经光化学反应二次生成，其粒径分布和季节变化直接影响气候效应。然而，现有研究多集中于PM_2.5或总悬浮颗粒，对粒径分辨的WSOC荧光特性认知严重不足，尤其在沙尘、降雨等极端天气下的转化机制仍是空白。

中国海洋大学的研究团队在《Environmental Pollution》发表论文，首次开展全年尺度粒径分辨研究。通过八级撞击式采样器收集青岛气溶胶，结合三维荧光光谱（EEM）和平行因子分析（PARAFAC），解析了0.43-10μm颗粒物中WSOC的转化规律。关键技术包括：1）全年周期采样覆盖沙尘季和雨季；2）EEM-PARAFAC解析三种荧光组分；3）随机森林模型量化来源贡献；4）生物/腐殖化指数评估老化程度。

主要发现

1. 季节性分布特征
   WSOC浓度冬季最高（8.53 μg?m^?3），夏季最低（1.91 μg?m^?3）。沙尘事件使粗颗粒（>2.1μm）WSOC增加1.5倍，而降雨显著降低细颗粒芳香性。

2. 荧光组分粒径差异
   鉴定出两种腐殖质（C1高氧化HULIS、C3低氧化HULIS）和一种蛋白质类物质（C2 PRLIS）。夏季细颗粒中C1占比达峰值（光化学老化主导），冬季粗颗粒以C3为主；PRLIS在夏季粗颗粒中占比最高（37.7%）。

3. 环境因子影响机制
   生物指数显示细颗粒芳香性和老化程度更高，粗颗粒生物活性更强。随机森林模型揭示WSOC 75.0%来自二次转化，而PRLIS 43.3%受一次排放影响显著。

该研究建立了WSOC粒径-季节-环境因子的多维关联模型，首次阐明沙尘增强粗颗粒腐殖化、降雨促进细颗粒降解的相反作用机制。成果为区域气溶胶气候效应评估和源解析提供了关键理论基础，尤其对沿海城市大气污染治理具有指导意义。