聚焦沿海生态可持续性：深入探索冬季沿海地区颗粒态有机硝酸酯现状
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文章背景
颗粒态有机硝酸酯 (Particulate Organic Nitrates, PONs) 是大气有机气溶胶 (Organic Aerosols, OAs) 的主要成分之一，对大气细颗粒物 (PM2.5) 有重要贡献。因此，理解 PONs 的粒径分布、变化规律和形成机制，对于准确评估其对大气化学、空气质量和区域气候影响至关重要。来自山东大学的中国工程院院士王文兴教授团队在 Sustainability 期刊发表了论文，介绍了使用超高效液相色谱-质谱联用技术测定青岛沿海大气颗粒物中六种有机硝酸酯：单萜烯羟基硝酸酯 (MHN215)、蒎烯羰基硝酸酯 (PKN229)、单萜烯二羰基硝酸酯 (MDCN247) 、油酸羰基硝酸酯 (OAKN359)、油酸羟基硝酸酯 (OAHN361)和蒎烯硫酸酯基硝酸酯 (PSON295) 的浓度，对比分析了在不同排放与气象条件下有机硝酸酯的浓度水平与粒径分布特征，并探究了相应的二次生成机制。该项研究对于促进沿海生态环境健康具有重要意义。
研究方法
该论文利用 MOUDI 采样器于冬季在青岛沿海乡村站点采集了分粒径的大气颗粒物样品，同时测量了气态污染物浓度并获取气象参数。研究人员使用超高效液相色谱-质谱联用技术，采用 C-18 色谱柱和内外标相结合的方法，对六种常见有机硝酸酯进行定性与定量分析。通过比较不同种类硝酸酯、不同排放源影响下、不同湿度条件下的粒径分布曲线，明确了颗粒态硝酸酯的典型粒径分布特征，揭示了氮氧化物 (NOx) 排放、鞭炮烟花燃放、沙尘、高湿等人为排放与气象条件对硝酸酯粒径分布与二次生成的影响。
图为观测实验期间大气颗粒物中6种有机硝酸酯的浓度变化。
研究过程与结果
王文兴院士团队选取我国北方特大港口城市青岛，对其沿海乡村站点大气 PONs 的浓度水平、粒径分布特征和化学组成进行了分析和展示，另外深入研究和讨论了在不同大气条件下各种有机硝酸酯的形成途径和影响因素。值得注意的是，这项研究是首次尝试探究大气有机硝酸酯的粒径分布特征并基于粒径分布变化来阐明其形成途径，具有开创性意义。它为大气化学和区域气候模型提供了基础输入数据，有助于全面理解有机氮含气溶胶的物理和化学性质，并支撑空气质量持续改善的政策制定。
总体而言，在青岛沿海地区冬季，细颗粒中的 PONs 浓度处于高位水平。与中国其他地区相比，青岛沿海地区的平均总浓度 (677 ng/m³) 略高于夏季东营乡村和广州城区的浓度 (415~512 ng/m³)。与冬季泰山高山、东营乡村和北京城区 (201~330 ng/m³) 以及春季泰山高山和济南城区 (247~325 ng/m³) 相比，它几乎是两倍高，并且比秋季济南城区和南京城区的浓度高三倍左右 (113~196 ng/m³)。上述结果表明在华北平原冬季通常存在较高水平的 PONs。冬季有机硝酸酯的大量存在主要是由于人类活动排放的污染物的转化、积累和传输引起的。
图为不同粒径范围6种有机硝酸酯的平均含量比例。
研究总结
在本研究中，六种有机硝酸酯与相关空气污染物和气象参数之间的正相关关系表明：NOx 排放、PM2.5 浓度和环境湿度对 PONs 的形成和积累具有明显促进作用。因此，对有机硝酸酯的粒径分布特征进行研究，对于全面理解其在大气中的行为十分关键，具有重要意义。
王文兴院士团队在本研究中通过分析有机硝酸酯的粒径分布特征及其变化，在这一领域进行了开创性的工作。研究结果可作为大气化学和区域气候模型的重要输入数据和见解，有助于全面了解有机氮含气溶胶的物理和化学性质。与此同时，生态环境管理部门也可基于此研究制定有针对性的管控策略，从而改善空气质量。
原文出自 Sustainability 期刊
Shakoor, A.; Wang, X.; Chen, J.; Liang, Y.; Kamal, S.; Ali, J.; Syed, J.H.; Xue, L.; Wang, W. Size Distribution and Secondary Formation of Particulate Organic Nitrates in Winter in a Coastal Area. Sustainability 2023, 15, 16776. https://www.mdpi.com/2071-1050/15/24/16776
主编：Marc A. Rosen, University of Ontario Institute of Technology, Canada
期刊涉及人类的环境、文化、经济和社会可持续性，为有关可持续性和可持续发展的研究提供了一个高级论坛。目前期刊已被 SCIE、SSCI (Web of Science) 和 Scopus 等数据库收录。
- 2022 Impact Factor: 3.9
- 2022 CiteScore: 5.8
- Time to First Decision: 18.3 Days
- Acceptance to Publication: 3.5 Days