大气气溶胶长途传输的重要性

大气气溶胶，即形成雾霾的细颗粒物，还可远距离洲际输送，横跨太平洋、大西洋，对区域气候异常及全球气候环境变化产生很大的影响。天然的沙尘气溶胶和污染物气溶胶，或者气体的混合与相互作用，其所产生的混合气溶胶及所形成的雾霾，不仅造成中国广大地区的严重污染，其长途传输更会对东亚乃至整个太平洋的海洋大气体系及大洋的初级生产力，发生重要影响。20世纪80年代初人们发现，某些元素和化合物经远距离传输，通过海-气交换进入大洋，这是比河流输送入海更为重要的途径。亚洲沙尘可远征数千至一万千米以上，沉降于远离其来源的北太平洋直至美洲大陆，是全球生物地球化学循环的重要途径之一。中国所属海域上空的非海盐气溶胶，约有81%～97%来自人为源的排放。中国机动车的大量增加，可导致对流层的臭氧（O 3）浓度增加数十ppb^[4]。硝酸盐在大洋表层水中的沉降，将使北太平洋表层水的碳（C）生产力增加百分之几［5］。Y.Iwasaka等［4］发现，沙尘在传输到日本的途中，其化学组成发生了变化。B.-G.Kim等［6］发现，大气中的痕量气体（如NO x和SO x）被沙尘吸附，在长距离输送过程中发生了多相反应。庄国顺等于1992年在Nature发表论文［7］，提出在矿物气溶胶表面，可能存在Fe（Ⅲ）和SO 2的光化学氧化还原机制；并提出铁硫（Fe-S）氧化还原耦合的全球循环模式，揭示了S和Fe的生物地球化学循环，及其可能的连锁循环正反馈模式。在远距离输送到太平洋，包括地壳源及人为源的气溶胶中，含有大量的Fe（Ⅲ），后者通过与人为污染物中大量低价含硫（S）化合物相互作用，增加了对海洋表层生物具有决定意义且可为之吸收的Fe（Ⅱ），从而使海洋表层的浮游生物即初级生产力随之增加。海洋大气生态体系的这一变化，会反馈到生物地球化学循环之中。浮游生物的增加，导致其排放的二甲基硫（dimethyl sulfide，DMS）增加；DMS的增加，又导致海洋大气中硫酸盐气溶胶的增加；硫酸盐气溶胶的增加，进而导致海洋浮游植物所必需的Fe（Ⅱ）增加。如此反复循环不已。海洋浮游植物的增加，可导致海洋对CO 2吸收量的增加，此连锁循环反馈对于温室效应所产生的全球环境变化有重要影响。与人类活动有关的极端气溶胶事件（化石燃料燃烧、工业粉尘排放和沙尘暴等）成为影响环境和气候变化的关键因素之一。2001年中国东海上空经过沙尘暴后的气溶胶表层p H值，甚至低到小于1.5［8］。这一结果显示了气溶胶的来源、分布、组分转化及其对区域生态环境乃至全球环境变化的影响，远远大于人们的预料。作为全球生物地球化学循环的重要途径之一，来自中亚、覆盖大半个中国的沙尘气溶胶，在其传输途中与人为活动产生的气溶胶发生相互作用，使中国成为研究大气气溶胶的最佳平台。沙尘源区附近的乌鲁木齐和沿海大城市上海，有着完全不同的排放源与大气环境，代表中国混合气溶胶即雾霾的两种典型地区，也成为研究雾霾形成机制的两个最佳的天然大气化学实验室。(www.xing528.com)