南昌市森林和城市地区PM2.5中游离氨基酸的来源和大气化学过程研究

作     者：程丽琴 

作者单位：东华理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱仁果;陈瑛

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 

主      题：游离氨基酸 浓度特征 大气氧化过程 糖类 稳定氮同位素 

摘      要：本研究在江西南昌选取两个采样点,分别为森林采样点（梅岭）和城市采样点（东华理工大学）。2021年3月20日至2021年4月17日连续采集PM样品。采用GC-MS IRMS法对PM样品中的游离氨基酸（Free amino acid,FAA）和有机物进行测定。结合气象数据、气态污染物,并借助气团后向轨迹模型分析、聚类分析、潜在源区贡献分析、相关性分析和稳定氮同位素分析等手段,研究森林地区大气气溶胶中游离氨基酸的基本特征和可能的潜在排放源。该研究结果有助于深入了解不同环境中游离氨基酸组成特征和来源,以及大气化学过程对游离氨基酸的影响,为以后相关的研究提供基础。根据对数据的分析与处理,主要得到以下结论:（1）气溶胶中游离氨基酸的浓度水平与组成研究期间,森林地区检测到游离氨基酸的平均浓度为0.451 nmol/m,城市地区游离氨基酸的平均浓度为0.586 nmol/m。脯氨酸（Pro）是森林和城市地区最丰富的氨基酸,占比分别为32.98%和30.95%。森林地区中性氨基酸高于城市地区,而亲水性和疏水性氨基酸则低于城市。这可能是因为疏水性FAA更容易在污染空气中聚集。（2）气溶胶中游离氨基酸的大气化学过程温度对城市PM中的单体FAA的浓度均有显著影响（p0.05）。随着温度的升高,FAA浓度升高。表明城市地区气溶胶中FAAs的浓度可能与热反应有关。森林地区O与森林地区总游离氨基酸,部分游离氨基酸单体如Gly、Val均呈显著相关,O对森林地区气溶胶中游离氨基酸的影响较大,游离氨基酸会参与与O相关大气化学过程。另外森林地区疏水性游离氨基酸与O呈显著相关,说明O可能会倾向于生成更多疏水性游离氨基酸。（3）大气气溶胶中游离氨基酸的来源解析通过后向轨迹分析,森林地区FAA来自2000 m以上的占比高于来自2000 m以下,且有显著性差异,可见森林地区大气气溶胶中FAAs浓度受远距离传输影响高于本地源影响。根据PSCF模型分析森林和城市采样点蛋白质的PSCF高值主要集中在采样点附近,因此,影响研究地区气溶胶中氨基酸的是本地和周边区域的输送。稳定氮同位素分析结果表明森林和城市地区PM中游离Gly的δN值均接近于土壤源。因此,森林和城市地区的PM的主要来源可能是土壤源。根据糖类来源示踪分析,森林地区游离氨基酸主要来自于土壤微生物和生物质燃烧,城市地区游离氨基酸主要来自于真菌孢子和土壤微生物。