极地海洋边界层碘的环境地球化学

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41176170
项目类别：
面上项目
资助金额：
75.0万
负责人：
谢周清
依托单位：
中国科学技术大学
学科分类：
D0615.极地科学
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
康辉；夏重欢；武晓果；李政；胡启后；俞娟；李明；
关键词：
气溶胶南北极碘代烃海洋边界层碘形态

项目摘要

碘参与对流层多种光化学反应并生成新的颗粒从而间接影响到全球气候变化，因此，碘的环境地球化学循环成为当前气候变化研究的热点之一。碘的大气化学过程是其循环的关键环节。气溶胶中的碘是大气化学反应的最终产物，通过其赋存形态可以推测和了解碘的大气化学过程。在南北极地区，随着气候变暖，海冰急剧减少，无冰区面积扩大，海气和陆气交换过程增强，势必影响到大气碘的来源及其化学循环过程。本项目将以"雪龙号"极地考察船和极地站区为监测和采样平台，监测海冰和海水表面以及南极无冰区湖泊、土壤、苔原和粪土的碘代烃排放通量，采集海洋边界层和站区气溶胶样品，在室内采用IC-ICP-MS和LC-MS-MS等测试技术，分析碘代烃的种类及含量，获取其时空分布、排放通量及影响因素，以及气溶胶中的总碘及其形态分布特征，并结合模拟计算，探讨其成因及其大气化学过程，了解极区大气碘的源汇特征，为评估碘气溶胶在气候变化中的作用提供依据。

结项摘要

围绕极地碘的环境地球化学循环主题，开展了南北极的现场观测与采样分析，取得了以下主要成果：（1）获取了南北极航线气溶胶中的碘含量及其形态变化的时空分布特征，发现大部分以可溶性碘存在，较常见的是I-，富集系数沿纬度降低而下降。IO3-/I-在各地区样品中差别较大，表明现有的大气碘化学模型不足以解释观测到的现象。可溶性有机碘的分布具有全球普遍性。在时间上，北冰洋地区气溶胶中碘的高峰出现在春季。（2）发现化石燃料燃烧可能是CH3I的一个潜在来源，在此基础上，获得了海洋边界层自然来源的CH3I空间分布。北半球CH3I浓度（0.7±0.9 pptv）显著高于南半球(0.5±0.3 pptv)。北半球中纬度地区的CH3I的浓度最高，而南半球高纬度地区的含量最低。后向轨迹反演路径上的海表叶绿素a平均值、CO、海表SST、海表DOC和风速都对大气CH3I有一定的影响，不同地区主要的影响因素会有较大的差异。沿海边界层CH3I浓度显著高于南极内陆。在南极中山站附近的海冰上，采用密闭箱方法开展了CH3I排放通量观测。在密闭箱被遮光情况下，初步估算海水CH3I的排放通量为1.12ng m-2 d-1。在光照情况下，海水CH3I的排放通量大约为被遮光实验的一半。以上结果表明，南极沿海是CH3I的源，CH3I释放到大气中能很快被光解，进而影响气溶胶中碘的含量与形态。（3）发现了气溶胶中DMS的氧化产物MSA与总碘显著正相关，MSA浓度增大时，总碘含量也增大，证实了DMS对碘循环的影响；（4）开展了与碘循环相关的大气痕量成分的观测，获取了大气臭氧、汞和温室气体甲烷等成分的空间分布特征，为评估碘等卤素的影响提供了依据。指导撰写了2篇博士论文,3篇硕士论文,陆续发表了14篇论文，包括4篇Scientific Reports，为进一步理解碘的大气化学过程提供了依据。