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npj Climate and Atmospheric Science volume 5, Número do artigo: 47 (2022) Cite este artigo

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O conhecimento das características químicas e fontes de aerossóis orgânicos (OA) sobre o mar é necessário para avaliar seus efeitos nas mudanças climáticas e na qualidade do ar. Aqui, um monitor de especiação química de aerossol quadrupolo (Q-ACSM) e uma espectrometria de massa de aerossol de partícula única (SPAMS) foram empregados de forma síncrona para investigar a composição química, estado de mistura e grau de oxidação de aerossóis orgânicos oxidados (OOA) em PM1 ao longo do Mar da China Oriental (ECS) de 3 a 27 de junho de 2017. Ambos os espectrômetros de massa de aerossol demonstraram que um estado de oxidação mais alto de OOA em partículas de aerossol pode ser gerado durante os períodos dominados por massa de ar marinho (MDP) do que o gerado durante os períodos dominados por massa de ar terrestre períodos (PDL). Dois fatores OOA, incluindo aerossol orgânico oxidado semivolátil (SV-OOA) e aerossol orgânico oxidado de baixa volatilidade (LV-OOA), foram distinguidos com base no Q-ACSM. Cinquenta e sete por cento do total de partículas detectadas com sinais óbvios de marcadores orgânicos foram identificadas como partículas de carbono orgânico oxidado (OOC) via SPAMS e divididas em partículas de carbono orgânico oxidado inferior (LOOC) e partículas de carbono orgânico mais oxidado (MOOC). Todas as partículas contendo OOC foram agrupadas em sete subgrupos de partículas. Os subgrupos EC e K dominaram as partículas LOOC e MOOC, respectivamente, durante períodos controlados por massas de ar terrestres, indicando que a notável formação de OOC foi influenciada por fontes continentais. OOA com estados de oxigênio mais altos foram encontrados para dominar perto dos portos. Isso sugere que as características químicas OOA sobre o ESC são seriamente afetadas por emissões continentais, de navios e portos, que devem ser consideradas sinergicamente na avaliação de seus efeitos na transferência de radiação solar e processos de nuvens.

Os aerossóis orgânicos oxidados (OOA) constituem um importante componente dos aerossóis ambientais1,2,3,4 e podem ser produzidos através da partição gás-partícula dos produtos da reação, oxidação de compostos orgânicos voláteis precursores (VOCs) e reações de fase condensada em a atmosfera1,5. Os OOA são caracterizados por pressões de vapor de saturação substancialmente reduzidas e, portanto, contribuem significativamente para a formação de novas partículas e crescimento de partículas recém-formadas para núcleos de condensação em nuvem (CCN) tamanho6. Os OOA também afetam negativamente a saúde humana, pois podem penetrar profundamente nos pulmões para aumentar o risco de doenças respiratórias e cardiovasculares7,8. Além disso, certos componentes químicos são tóxicos, mutagênicos e cancerígenos, acarretando sérios riscos à saúde humana ainda não totalmente descobertos9.

Os processos de formação e as características do OOA são afetados pelo tipo e quantidade dos precursores, reatividade dos precursores e seus produtos de oxidação e tendências de condensação da oxidação e outros produtos de reação10. Além disso, parâmetros meteorológicos, como temperatura (T) e umidade relativa (UR) e nível de NOx, além da concentração de oxidante [por exemplo, hidroxila (OH), ozônio (O3) e nitrato (NO3)], o pH da partícula e o teor de água líquida do aerossol (ALWC) podem influenciar a formação de OOA. Devido à sua alta resolução temporal, instrumentos de espectrometria de massa de aerossol (AMS) e monitor de especiação química de aerossol (ACSM) têm sido amplamente empregados em medições de composição química de aerossol para investigar sua composição química, fontes e processos secundários11,12,13,14,15 ,16,17,18,19,20,21,22,23. Geralmente, os tipos de OA podem ser resolvidos por meio de fatoração de matriz positiva (PMF) de acordo com o sinal espectral de massa, e OA pode ser classificado em um aerossol orgânico primário (POA) [por exemplo, OA tipo hidrocarboneto (HOA), OA de cozimento (COA ) e queima de biomassa OA (BBOA)] e OOA, que podem ser posteriormente resolvidos com base no grau de oxidação [por exemplo, SV-OOA e LV-OOA]13. A contribuição de OOA para OA exibe ampla distribuição espacial, com uma alta fração ocorrendo em áreas rurais e de fundo, enquanto uma fração muito menor foi observada em áreas urbanas e suburbanas devido à contribuição significativa de POA que pode ser gerada principalmente a partir de atividades antrópicas. emissões. Por exemplo, a contribuição de OOA para OA atingiu 75% no Qinghai–Tibet Plateau24 e 41% em Beijing25. Semelhante à distribuição espacial da fração OOA em OA, a contribuição de LV-OOA geralmente mostra uma tendência crescente de áreas urbanas/suburbanas para locais de fundo/remotos, e LV-OOA dominou a composição OA com uma contribuição de 60,7% em Mt. Wuzhi26. Isso é consistente com um estudo anterior relatando o aumento gradual da contribuição de LV-OOA e valores de O:C de locais urbanos e suburbanos para locais de segundo plano.