青藏高原冰川表层雪中低分子有机酸的化学特征及来源分析

摘要

偏远地区雪冰中的化学组成在一定程度上可以反映当地的大气环境状况。为揭示青藏高原冰川表层雪中低分子有机酸的特征、探讨其可能来源及对降水酸度的贡献,进一步理解偏远地区酸沉降的形成机制,本研究基于2021年5至6月在青藏高原的五条冰川:阿尔金、扎子沟、七一、煤矿和玉珠峰采集的28个表层新雪样,分析了雪样中低分子有机酸的含量和组成特征。结果表明:研究区表层雪中的甲酸、乙酸和草酸的浓度范围分别为90.2~225.2 ng·mL^(-1)、54.6~277.8 ng·mL^(-1)和46.1~474.0 ng·mL^(-1),除煤矿冰川外,雪样中有机酸总浓度相对较高。根据亨利定律和理想气体方程对有机酸的来源进行分析,表明阿尔金、扎子沟和煤矿冰川地区表层雪中的有机酸均主要来源于大气中不饱和碳氢化物的氧化反应等间接来源,而玉珠峰和七一冰川地区表层雪中的有机酸则主要来源于植物、土壤、生物质和化石燃料燃烧以及人类活动直接排放。在本研究中,甲酸、乙酸和草酸之间高度相关(相关系数介于0.73~0.97之间),表明它们可能均来自生物质燃烧。在有机酸的降水酸度贡献分析中,发现无机阴离子对降水的总自由酸度有较强的影响,是导致该地区降水酸化的主要原因。但有机酸对总自由酸度的贡献为13.4%~33.3%,说明有机酸对这些地区降水的酸化也起了一定的作用,其对降水酸度的贡献不容忽视。本研究旨在更好地了解研究区酸沉降形成机制,为青藏高原地区表层雪中有机酸的后续研究提供基础资料。