摘要
含碳物质是大气气溶胶的重要组分之一，对气候和环境变化都有重要影响。目前有关碳质气溶胶的系统研究相对有限，对其中有机碳（OC）和元素碳（EC）的组成特征和来源认识不足。对近岸及海洋气溶胶中碳质组分的研究，有助于评价区域大气环境污染特征、解析气溶胶来源以及了解其传输过程。 本研究以青岛近岸和黄渤海海域为研究区域，于2016年6月至2018年5月在青岛地区连续采集大气总悬浮颗粒物（TSP）样品，对气溶胶中有机碳、元素碳、水溶性有机碳（WSOC）和乙二酸（C2）进行了分析测定，讨论了其浓度和比例的月季变化特征，分析了特殊天气（霾、沙尘）、环境因子、气团来源对其浓度和组成特征的影响，初步定量解析了青岛近岸地区大气气溶胶中碳质组分的来源。同时搭载航次，采集黄渤海TSP样品，分析了黄渤海气溶胶中碳质组分的浓度水平、季节变化及组成特征，研究了碳质组分的海陆组成和浓度差异。 对青岛地区大气气溶胶的研究结果表明，2016-2018年大气气溶胶中OC、EC和WSOC的平均浓度分别为10.36±6.40、1.07±0.51和3.56±1.91μg·m-3。碳质组分的浓度呈现出冬季＞春季＞秋季＞夏季的季节变化趋势，2017-2018年低于2016-2017年的年际变化特征。青岛地区OC和EC浓度具有良好的相关性（R2=0.86），说明二者具有相同或相似的来源。OC/EC平均值为9.83，呈现出较严重程度的二次污染；WSOC/OC平均值为40.0%，表明WSOC是青岛地区OC的主要组成部分。碳质组分的浓度与气压、风速、能见度、AQI、PM2.5、O3等无显著的相关性，与温度、相对湿度、PM10、SO2、CO、NO2等有显著的相关性（**Plt;0.01或*Plt;0.05）。 霾天下，OC、EC和WSOC平均浓度分别为34.62±17.05、2.00±0.92和12.40±6.38μg·m-3，霾天TSP以及碳质组分（TC、OC、EC、WSOC）浓度较非霾天均有明显的升高，且气溶胶中有机碳含量的增长较TSP更为显著。霾天气溶胶中OC和WSOC的浓度约为非霾天的3.5倍，但TSP的浓度仅为非霾天的2倍，说明霾天有机碳不仅仅来源于颗粒物的累积。霾天OC/EC的平均值较非霾天有明显升高，说明霾天到来时大气中二次产物较非霾天丰富；霾天WSOC/OC的比值反而是略有降低，说明霾天OC中的非水溶性有机碳（WIOC）增加。 沙尘天，OC、EC和WSOC平均浓度分别为35.62±21.93、6.18±3.79和5.48±1.03μg·m-3，与非沙尘天相比，沙尘天的TSP浓度增加了452.1%，OC增加了243.82%，WSOC增加了53.93%。沙尘天WSOC/OC为17.52%，比非沙尘天下降了56.76%，说明较OC而言，沙尘天气对WSOC浓度的影响较小。 对黄渤海海域大气气溶胶的研究结果表明，2017-2018年大气气溶胶中OC、EC和WSOC的平均浓度分别是4.31±2.99、0.56±0.23和2.03±1.08μg·m-3，黄渤海大气中碳质组分的浓度明显低于青岛近岸，TSP和OC仅为青岛近岸的40%。渤海碳质气溶胶浓度高于黄海，OC和WSOC浓度随离岸距离的增加也呈现出递减的趋势。碳质组分的浓度呈现出冬季＞秋季＞春季＞夏季的季节变化趋势。黄渤海大气中OC和EC的相关性不大（R2=0.257），说明在这两个海域OC和EC的来源不同。OC/EC平均值为8.71，说明存在较大程度二次有机碳污染。WSOC/OC的平均值为54.95%，明显高于青岛近岸地区。 青岛地区和黄渤海海域大气气溶胶中二元羧酸含量均明显高于一元羧酸，乙二酸是有机酸中含量最高的组分，其占WSOC的比重最高可达42%。青岛近岸TSP中有机酸的总含量呈现出春季gt;夏季gt;秋季gt;冬季的季节变化趋势，黄渤海海域则呈现出秋季gt;夏季gt;春季gt;冬季的季节变化趋势。采样期间青岛地区OC（WSOC）与SO42-、NO3-、NH4+、Cl-、K+、乙二酸等无机离子均呈显著正相关关系（**Plt;0.01或*Plt;0.05），仅与Na+无显著的相关关系。 PMF源解析结果表明，青岛大气气溶胶中碳质组分主要有4个来源，分别为地壳源、二次源、海洋源及燃烧和其他不确定源，它们对有机气溶胶的平均贡献分别为25.5%、15.7%、30.5%、和28.3%。 气团来源对青岛近海气溶胶中碳质组分的浓度以及组成比例影响明显。后向轨迹分析表明样品采集期间青岛地区气团来源主要有北方陆地源、南方陆地源和海洋源，OC浓度呈现北方陆源gt;海洋源gt;南方陆源的变化趋势，陆源气溶胶中碳质组分的浓度明显高于海洋源，说明人为排放对大气污染物的含量具有较大贡献。
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