中国气象学会气象青年科技交流会暨2021年青年科学家论坛

频繁复发的印尼泥炭地野火释放了大量生物质燃烧细粒子（BBAs）到大气中，直接破坏区域空气质量、并严重危害人类健康。这些颗粒还会通过气溶胶-云-降水过程间接影响全球气候，这与颗粒物的吸湿特性，尤其是BBAs中的可溶性有机成分（WSOM），密切相关。但由于化学组成复杂，不同种类WSOM的吸湿特性会存在显著差异，因此深入研究不同类别WSOM的吸湿特性及其与精细的化学特性间的相互关系意义重大。然而上述研究尚面临较大挑战，原因之一在于未能对WSOM混合物进行有效的分离。
本研究基于“1-辛醇−水分配方法”（即：通过改变溶剂1-辛醇：水的体积比，V_r，进而分离出一系列极性/水溶性强弱不同的辛醇相和水相的溶液），利用自主搭建的HTDMA系统对实验室燃烧产生的印尼BBAs的吸湿增长进行测量，包括：各类BBAs中总体的WSOM（记为A₀）、及分离得到的较强极性的水溶液（A₁）和较弱极性的辛醇相溶液（O₁）的吸湿特性。同时，应用ToF-ACSM测定颗粒物化学成分。
实验证实WSOM的吸湿特性与溶液极性呈正相关关系，即极性越强的颗粒物吸湿增长越显著。比如：实验中极性最强的WSOM水溶液（A₁(V_r=10)）对应的κ值（D₀=100nm）分别为0.245（peat，泥炭），0.170（acacia）,0.288（fern），而相应极性最弱WSOM的κ=0.004,0.017,0.021。这些差异主要与WSOM中的氧化性分子结构及高分子量有机成分的含量有关。
另外，基于PMF方法识别出的三种极性差异显著的WSOM特征因子，通过假定总体κ可由各因子的吸湿贡献线性叠加，我们推算了各WSOM因子的等效κ值。结果表明：因子1起主导贡献（κ=0.16-0.30），而占据大部分质量分数的因子2和3均吸湿不显著（κ<0.02）。这强调了仅有一小部分WSOM对BBAs的吸湿增长具有决定性作用，也为气候模式准确评估印尼BBAs的气候效应提供了重要参考。

吸湿增长，生物质燃烧，水溶性有机物（WSOM），1-辛醇−水分配方法