鐵（Fe）是生命必需的關鍵微量營養元素之一，而全球大約有50%左右的海域處于不同程度的缺Fe狀態。氣溶膠沉降是開闊大洋表層海水中Fe的主要來源，從而對這些地區的生物地球化學循環、初級生產力和吸收二氧化碳的能力產生重要影響。氣溶膠Fe可溶性的不確定性很大，是目前限制我們準確估算氣溶膠中可溶性Fe沉降通量的主要瓶頸。
中科院廣州地化所有機地球化學國家重點實驗室、深地科學卓越中心博士生張歡歡同學（導師：唐明金研究員）2019年冬季在青島開展了為期40余天的外場觀測，使用大氣顆粒物分級采樣器同步采集粗粒子（粒徑大于1微米的大氣顆粒物）和細粒子（粒徑小于1微米的大氣顆粒物），并測定粗細粒子中總Fe和可溶性Fe的濃度。研究結果近日由Journal of Geophysical Research-Atmospheres 在線發表。
圖1： 觀測期間粗細粒子中總Fe濃度、Fe的質量分數、可溶性Fe濃度及Fe可溶性
該研究發現，青島地區粗細粒子中總Fe濃度無顯著性差異，而細粒子中Fe可溶性顯著大于粗粒子。沙塵天和灰霾天氣溶膠Fe的濃度顯著高于清潔天；灰霾天氣溶膠Fe可溶性顯著高于清潔天，而沙塵天氣溶膠Fe可溶性顯著低于清潔天。化學過程顯著提高了粗細粒子中Fe的可溶性，而燃燒源/人為源的直接排放僅對細粒子中Fe可溶性的增強有顯著作用（在粗粒子中的作用較小）。
該研究還發現，氣溶膠含水量和酸度對氣溶膠Fe可溶性有重要的影響。如圖2所示，當氣溶膠pH值大于4時（酸性較弱），粗細粒子中Fe可溶性普遍低于1%；當氣溶膠pH值小于4（酸性較強）且相對濕度大于60%時，粗細粒子中Fe可溶性普遍大于1%；而當氣溶膠pH值小于4（酸性較強）且相對濕度小于60%時，粗細粒子中Fe可溶性仍普遍小于1%。本研究有助于我們進一步認識實際大氣顆粒物中Fe元素含量、來源及可溶性的特征和影響因素。
圖2 細粒子（a）和粗粒子（b）中Fe可溶性與氣溶膠pH值和相對濕度（RH）的關系
該研究由基金委優青項目和中國博士后面上項目等項目資助，主要合作者包括山東大學薛麗坤教授、朱玉姣副研究員等人。
文章信息：
Zhang, H. H., Li, R., Dong, S. W., Wang, F., Zhu, Y. J., Meng, H., Huang, C. P., Ren, Y., Wang, X. F., Hu, X. D., Li, T. T., Peng, C., Zhang, G. H., Xue, L. K., Wang, X. M., and Tang, M. J.: Abundance and fractional solubility of aerosol iron during winter at a coastal city in northern China: similarities and contrasts between fine and coarse particles, J. Geophys. Res.-Atmos, e2021JD036070, https://doi.org/036010.031029/032021JD036070, 2021.
