礦質(zhì)氣溶膠是對(duì)流層中重要的氣溶膠之一，影響大氣污染、氣候變化以及生物地球化學(xué)循環(huán)。吸濕性在較大程度上決定礦質(zhì)氣溶膠對(duì)大氣化學(xué)和氣候的影響。但是由于礦質(zhì)氣溶膠形貌不規(guī)則、吸濕性普遍較弱，現(xiàn)有技術(shù)較難準(zhǔn)確測(cè)定礦質(zhì)氣溶膠的吸濕性。

中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員唐明金的直博生陳蘭夏迪，使用蒸汽吸附分析儀測(cè)量21種礦質(zhì)氣溶膠的質(zhì)量隨相對(duì)濕度（0-90%）的變化，從而定量闡明礦質(zhì)氣溶膠的吸濕性。這21種礦質(zhì)氣溶膠包括14種常見礦物（如石英、長(zhǎng)石、石灰石和伊利石等）以及7種來(lái)自全球不同地區(qū)的實(shí)際沙塵（如圖1所示）。

研究發(fā)現(xiàn)，這21種礦質(zhì)氣溶膠的吸濕性普遍較弱，其中粘土礦物和實(shí)際沙塵樣品的吸濕性強(qiáng)于其它礦質(zhì)氣溶膠。如圖2所示，當(dāng)相對(duì)濕度為90%時(shí)，吸附水與干燥狀態(tài)下顆粒物的質(zhì)量比（mw/m0）為0.0011（石灰石）至0.3080（蒙脫石），對(duì)應(yīng)的水分子表面覆蓋層數(shù)（θ）為1.26（白云石）至8.63（吐魯番降塵）。同時(shí)，該研究發(fā)現(xiàn)，較大BET比表面積的礦質(zhì)氣溶膠通常具有更強(qiáng)的吸濕性能力，且Frenkel-Halsey-Hill吸附等溫線可以較好地描述水分子在礦質(zhì)氣溶膠表面的吸附量隨相對(duì)濕度的變化。該研究有望提高礦質(zhì)氣溶膠吸濕性的科學(xué)認(rèn)識(shí)，有助于闡明礦質(zhì)氣溶膠在大氣化學(xué)和氣候變化中的作用。

11月13日，相關(guān)研究成果以O(shè)n mineral dust aerosol hygroscopicity為題，發(fā)表在Atmospheric Chemistry and Physics上。研究工作受到國(guó)家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。合作者包括廈門大學(xué)副教授簡(jiǎn)星、廣州地化所礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員朱建喜和廣州地化所有機(jī)地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王新明等。

論文鏈接

圖1.（a）非洲和（b）亞洲實(shí)際沙塵樣品采樣點(diǎn)的地理分布

圖2.（a）mw(90%)/m0與礦物樣品BET比表面積的關(guān)系；（b）θ(90%)與礦物樣品粒徑的關(guān)系