脂類化合物(正構烷烴、脂肪酸和脂肪醇)是大氣有機氣溶膠的重要組分。其分布廣泛,來源復雜,穩定性較高,對城市有機氣溶膠的貢獻較大。故研究氣溶膠中脂類化合物的分子特征和穩定單體碳同位素(δ13C)組成將對深層次認知氣溶膠的來源提供新的視角。
中國科學院大氣物理研究所大氣邊界層物理和大氣化學國家重點實驗室(LAPC)博士任露潔、研究員傅平青等聯合中國科學院青藏高原研究所和天津大學等單位,通過研究北京市冬季氣溶膠樣品中脂類化合物的穩定C同位素組成發現(圖1):正構烷烴和低碳鏈脂肪酸的δ13C比值范圍分別為–34.1‰到–24.7‰和–26.9‰到–24.6‰;污染天氣下,短鏈烷烴的δ13C比值明顯高于高碳鏈奇碳數烷烴,而在清潔天氣下兩者重疊性較高;短鏈脂肪酸和長鏈脂肪酸具有完全不同穩定C同位素組成。
研究發現,污染期的樣品表現為較集中的碳同位素比值,說明這種相對靜穩條件下,大氣中的脂類有機物來源相對穩定;而清潔天的樣品表現出較大的碳同位素比值范圍,說明來自西北部的清潔顆粒與當地氣溶膠均有貢獻。此外,相對于烷烴單體C同位素比值而言,雖然短鏈脂肪酸的δ13C比值僅在2.3‰范圍內變動,但在污染天氣下,脂肪酸的13C富集非常明顯(圖2),表明脂肪酸的單體C同位素比值更有潛力用以指示灰霾期大氣有機氣溶膠的來源。
上述研究結果于6月8日刊登于Scientific Reports。
圖1. 正構烷烴和正構脂肪酸中δ13C比值的晝夜變化
圖2. 脂肪酸(C16:0)和正構烷烴(C23、C29)的單體C同位素比值
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