李銳等-STOTEN:飛灰顆粒物中鐵的可溶性和同位素組成
鐵(Fe)是生命必需的營養(yǎng)元素,缺Fe限制了許多海洋地區(qū)的初級生產(chǎn)力。沙塵與人為源氣溶膠的大氣沉降是開闊大洋可溶性Fe的主要來源,對海洋初級生產(chǎn)力乃至全球氣候具有重要影響。但由于人為源氣溶膠鐵可溶性的不確定性,制約著我們準(zhǔn)確評估海洋可溶性Fe的沉降通量。中科院廣州地化所有機地球化學(xué)國家重點實驗室、深地科學(xué)卓越中心博士后李銳與唐明金研究員等人對比分析了煤飛灰、垃圾焚燒飛灰與沙塵顆粒物中Fe元素的含量、可溶性、存在形態(tài)及同位素組成,研究結(jié)果近日由Science of the Total Environment在線發(fā)表。

圖1: 飛灰與沙塵顆粒物的Fe可溶性
該研究發(fā)現(xiàn),垃圾焚燒飛灰的Fe可溶性最高,均值為1.98±0.43%,這也是垃圾焚燒飛灰Fe可溶性的首次報道;沙塵的Fe可溶性次之,均值為0.43±0.30%,這與數(shù)值模型中使用的Fe可溶性參數(shù)(<0.5%)保持一致;煤飛灰的Fe可溶性最低,均值為0.24±0.28%,遠(yuǎn)低于模型中使用的Fe可溶性參數(shù)(4-21%),表明數(shù)值模型明顯高估了煤飛灰的可溶性Fe排放通量。無定形Fe(包括顆粒物表面無定形態(tài)的Fe、水鐵礦以及納米Fe等)含量是影響Fe可溶性的重要因素:當(dāng)顆粒物的無定形Fe含量低于3%時,F(xiàn)e可溶性小于0.2%;而當(dāng)無定形Fe含量>4%時,F(xiàn)e可溶性明顯上升,且Fe可溶性與無定形Fe含量呈正相關(guān)關(guān)系。
該研究還發(fā)現(xiàn),飛灰顆粒物中總Fe的同位素組成(δ56Fe:0.05‰至0.75‰)與沙塵(δ56Fe:-0.05‰至0.21‰)相近或比沙塵偏重,表明煤飛灰和垃圾焚燒飛灰并不是實際氣溶膠中Fe同位素組成偏輕的原因。結(jié)合早期研究發(fā)現(xiàn),目前有限的關(guān)于人為源Fe同位素端元值的研究不足以解釋實際氣溶膠的Fe同位素組成,未來需進一步探究更多類型人為源氣溶膠中總Fe及可溶性Fe的同位素組成。

圖2: 飛灰與沙塵顆粒物的Fe同位素組成
該研究受到基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金項目(42022050)、中國博士后科學(xué)基金面上資助(2021M703222)和廣東省“珠江人才計劃”等項目的資助。
文章信息:Li, R., Zhang, H. H., Wang, F., He, Y. T., Huang, C. P., Luo, L., Dong, S. W., Jia, X. H., and Tang, M. J.*: Mass fractions, solubility, speciation and isotopic compositions of iron in coal and municipal waste fly ash, Sci. Total Environ., 838, 155974, 2022.

新聞動態(tài)