上海大氣PM2.5中水溶性氨基酸的濃度及組成特征

朱濟奇，孫文文，馮加良

上海大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，上海 200444

隨著中國復(fù)合型大氣污染的不斷增強及機動車數(shù)量的不斷增加，含氮組分在大氣細顆粒物中的貢獻越來越高。研究表明，含氮有機物是大氣細顆粒物中含氮組分的重要部分，對大氣氮沉降有較大的貢獻。氨基酸是大氣顆粒物中一類重要的含氮極性有機物，可能在大氣顆粒物的形成中起一定的作用（Ge et al.，2018）；氨基酸有較強的致敏性，對人體健康有潛在危害（Miguel et al.，1999）；與此同時，氨基酸可作為生物生長直接的氮源（Yu et al.，2002），可能對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生直接的作用。

大氣顆粒物中氨基酸的來源比較復(fù)雜，它們可來源于生物，如植物碎片、細菌、孢子、花粉等（Gorzelska et al.，1992；Tong et al.，2000；Scheller，2001；Wedyan et al.，2008），也可來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜牧業(yè)（Milne et al.，1993；Zhang et al.，2003）；在光照下土壤中富含的腐殖酸可釋放游離氨基酸（Tarr et al.，2001；Cao et al.，2017）；海洋表層含有的細菌、浮游植物及蛋白質(zhì)有機碎片等是海鹽氣溶膠中氨基酸的主要來源（Milne et al.，1993）。

大氣顆粒物中的氨基酸按其溶解性可以分為水溶性氨基酸和不溶于水的氨基酸，水溶性氨基酸又可分為游離態(tài)氨基酸（FAA）和結(jié)合態(tài)氨基酸（CAA）。植物和動物的直接釋放是游離氨基酸的重要來源（Gorzelska et al.，1992；Milne et al.，1993），大氣顆粒物中的蛋白質(zhì)類物質(zhì)及結(jié)合態(tài)氨基酸在光催化水解作用下可以降解成小分子的游離態(tài)氨基酸（Mopper et al.，1987；Milne et al.，1993）。作為氨基酸重要來源的花粉、孢子等主要存在于粗顆粒中，因此離植物類排放源較近的大氣顆粒物中氨基酸主要存在于粗顆粒中（Helin et al.，2017），但有不少研究發(fā)現(xiàn)大氣中的氨基酸主要存在于細顆粒中（Scheller，2001；Ge et al.，2011；Di Filippo et al.，2014；Barbaro et al.，2015），因此，大氣顆粒物中氨基酸的粒徑分布受排放源、大氣過程等多種因素的影響，并沒有統(tǒng)一的分布規(guī)律。

雖然氨基酸態(tài)氮對大氣顆粒物質(zhì)量的貢獻較小（Ge et al.，2011），但氨基酸濃度可以指示大氣顆粒物中生物氣溶膠的貢獻且其本身具有重要的環(huán)境影響，因而受到廣泛關(guān)注（Matos et al.，2016），歐美國家已對不同環(huán)境大氣顆粒物中氨基酸的濃度和組成進行了較多的研究，但中國相關(guān)研究報道較少（Yang et al.，2005；石金輝等，2010，2012；Ren et al.，2018）。為了解上海大氣細顆粒物中氨基酸的濃度與組成特征，利用大流量采樣器采集了不同季節(jié)的大氣 PM2.5樣品，分析了水溶性游離態(tài)及結(jié)合態(tài)氨基酸的濃度和組成，分析大氣細顆粒物中氨基酸濃度與組成的季節(jié)變化，為大氣細顆粒物中氨基酸的來源與環(huán)境影響研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 實驗與材料

1.1 樣品采集

采樣點設(shè)置在上海市寶山區(qū)上海大學(xué)一教學(xué)樓頂（121.40°E，31.32°N），采樣高度約20 m。采樣點距離上海市中心城區(qū)（人民廣場）約15 km，周邊以生活區(qū)和辦公區(qū)為主，與寶山工業(yè)區(qū)的距離較近，是較為典型的快速城市化過程中的郊區(qū)環(huán)境。使用大流量PM2.5采樣器（XT-1501，上海新拓分析儀器科技有限公司）和石英纖維濾膜（20.0 cm×25.4 cm，Whatman，UK）采集樣品，采樣流量1.0 m3?min-1，石英濾膜使用前于450 ℃下烘烤4 h以上以去除有機物本底。樣品采集時間為2014年1月－2015年1月，以3－5月為春季，6－8月為夏季，9－11月為秋季，1月、2月和12月為冬季，每5天采集1個樣品，每個樣品的持續(xù)采集時間為24 h。共采集有效樣品64個、野外空白樣4個。

1.2 氨基酸的測定

采用高效液相色譜（HPLC）熒光檢測法對氨基酸的濃度與組成進行分析，由于大多數(shù)氨基酸不含有生色基團，需要先將氨基酸衍生為具有較強紫外或熒光吸收的衍生物。鄰苯二甲醛（OPA）柱前衍生是常用的衍生化方法，該方法以巰基丙酸為還原劑，鄰苯二甲醛與氨基酸通過環(huán)化、縮合反應(yīng)，形成很強的熒光物質(zhì)。具體分析過程基于Yu et al.（2002）及Zhang et al.（2002）的方法，簡述如下：取3 cm2采樣濾膜于干凈玻璃瓶中，加入2 mL超純水，在冰浴下超聲萃取40 min，萃取液經(jīng)0.45 μm聚四氟乙烯濾膜過濾。取200 μL萃取液，加入0.1 mol?L-1四硼酸鈉 200 μL、1.6% OPA-甲醇溶液 20 μL、巰基丙酸20 μL，室溫振蕩1 min，過濾后用HPLC-熒光檢測法測定游離態(tài)氨基酸，進樣量 90 μL，熒光檢測器的激發(fā)波長為340 nm、發(fā)射波長為550 nm。另取500 μL萃取液，加入32%鹽酸500 μL，11 mmol?L-1抗壞血酸 10 μL，氮吹3－5 min后密封，在110 ℃下加熱24 h，冷卻至室溫后取水解液130 μL，加入32% NaOH 70 μL調(diào)節(jié)pH值至8.5左右，然后采用與上述相同方法進行HPLC分析，測定總氨基酸濃度。總氨基酸濃度與游離態(tài)氨基酸濃度之差即為結(jié)合態(tài)氨基酸濃度。

使用配有 Poroshell HPH-C18色譜柱（4.6 mm×150 mm，Agilent公司）的Waters高效液相色譜儀采用二元梯度洗脫法進行氨基酸分析。流動相為10 mmol?L-1磷酸氫鈉/四硼酸鈉混合溶液（A）和甲醇/乙腈/水混合溶液（45/45/10V/V/V）（B），梯度洗脫程序為：起始0% B；5 min 6% B；22 min 6% B；35 min 28% B；42 min 28% B；55 min 43%B；61 min 100% B，流速 0.7 mL?min-1。

采用外標法進行氨基酸定量，包含 17種氨基酸混標的貯備液購自上海安普實驗科技股份有限公司，部分氨基酸如脯氨酸、胱氨酸、賴氨酸響應(yīng)很低，蛋氨酸在絕大部分樣品中未被檢出，故共對13種氨基酸進行了定量分析，分別為天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、絲氨酸（Ser）、組氨酸（His）、甘氨酸（Gly）、蘇氨酸（Thr）、精氨酸（Arg）、丙氨酸（Ala）、酪氨酸（Tyr）、纈氨酸（Val）、異亮氨酸（Ile）、苯丙氨酸（Phe）、亮氨酸（Leu）。

1.3 水溶性離子及有機氮濃度測定

取3 cm2的PM2.5樣品膜，用10 mL超純水超聲萃取30 min，經(jīng)0.45 μm親水聚四氟乙烯濾膜過濾后，部分濾液用雙通道離子色譜（Metrohm IC，瑞士）分析水溶性離子（Cl-、NO3-、SO42-、Na+、NH4+、K+、Ca2+）的濃度；部分濾液采用過硫酸鉀氧化-分光光度法測定水溶性總氮的濃度，水溶性總氮與水溶性無機氮的濃度差即為水溶性有機氮（WSON）的濃度；水溶性離子及有機氮測量的詳細操作步驟請參見文獻（徐玢花等，2016）。

1.4 質(zhì)量控制和質(zhì)量保證

實驗中使用超純水進行溶液配制及萃取，超純水使用前經(jīng)色譜純二氯甲烷萃取以去除有機物殘留；每10個樣品進行1次重復(fù)樣品分析和實驗空白分析，空白樣中能檢測到痕量氨基酸單體，但空白濃度小于樣品濃度的10%，對定量結(jié)果沒有顯著影響，文中結(jié)果為扣除實驗空白后的濃度。以每個樣品的采樣體積為1400 m3、3倍信噪比計算，PM2.5中氨基酸的最小檢出濃度為0.5－1.5 pmol?m-3，其中組氨酸的檢出限最高，未檢出的組分以最小檢測限的一半計算濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 上海PM2.5中水溶性氨基酸的濃度及季節(jié)變化

2.1.1 游離態(tài)氨基酸

上海大氣 PM2.5中游離態(tài)氨基酸（FAA）的濃度范圍為 0.058—0.690 nmol?m-3，年平均濃度為(0.287±0.146) nmol?m-3（表 1）。這一結(jié)果低于南京（39.3—396.0 ng?m-3，Yang et al.，2005）、青島（2.75 nmol?m-3，石金輝等，2012）、墨西哥（2.18 nmol?m-3，Mopper et al.，1987）大氣氣溶膠中游離態(tài)氨基酸的濃度，但和加拿大（0.004—6.7 nmol?m-3，Gorzelska et al.，1994）、加利福尼亞北部（0.43 nmol?m-3，Zhang et al.，2003）、北大西洋（0—1.680 nmol?m-3，Gorzelska et al.，1990）、地中海東部（0.172 nmol?m-3，Mandalakis et al.，2011）等地大氣顆粒物中的游離態(tài)氨基酸濃度相近。青島及墨西哥的研究基于總懸浮顆粒物（TSP）樣品，氨基酸濃度較高可能是由于粗顆粒的貢獻。總體而言，上海PM2.5中FAA濃度較低。

表1 上海大氣PM2.5中游離態(tài)和結(jié)合態(tài)氨基酸年均濃度Table 1 Annual average concentrations of free and combined amino acids in PM2.5 in Shanghai

上海大氣PM2.5中FAA濃度冬春季較高、夏秋季較低，但季節(jié)變化不顯著，春、夏、秋、冬季FAA的平均濃度分別為 (0.333±0.178)、(0.242±0.201)、(0.248±0.211) 和 (0.346±0.223) nmol?m-3。冬季濃度較高可能主要緣于不利的氣象條件，大氣穩(wěn)定度高，污染物不易擴散（Feng et al.，2006），從而導(dǎo)致氣溶膠中FAA的積聚。春季較高的濃度與生物活動及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的增加有關(guān)，春暖花開時節(jié)植物花粉、孢子等向大氣中的釋放增多（Helin et al.，2017）。夏、秋季生物氣溶膠的排放雖高于冬季，但大氣擴散條件較好因而游離氨基酸的大氣濃度較低。

對上海大氣PM2.5中FAA濃度與氣象條件的相關(guān)性分析顯示，F(xiàn)AA濃度與相對濕度之間存在顯著的負相關(guān)關(guān)系（r=0.46，P＜0.01），說明空氣中的水汽可能對FAA有一定的清除作用；FAA濃度與溫度、風(fēng)速之間也存在較弱的負相關(guān)（r≈0.20），但相關(guān)性不顯著，溫度及風(fēng)速的增加使得大氣擴散好轉(zhuǎn)從而降低FAA的濃度。分析還表明，F(xiàn)AA濃度與大氣細顆粒物中其他組分如SO42-（r=0.74）、NH4+（r=0.65）、WSON（r=0.60）、K+（r=0.59）、NO3-（r=0.58）之間存在顯著的相關(guān)性，但與Ca2+（r=0.45）、Na+（r=0.44）、Cl-（r=0.29）的相關(guān)性較弱，說明細顆粒物的吸附以及大氣擴散條件可能是影響FAA濃度的重要原因（Di Filippo et al.，2014）。

2.1.2 結(jié)合態(tài)氨基酸

上海大氣PM2.5中結(jié)合態(tài)氨基酸（CAA）的濃度范圍為 0.200—10.911 nmol?m-3，年平均濃度為(1.731±1.823) nmol?m-3。這一結(jié)果顯著高于 Wedyan et al.（2008）報道的大西洋氣溶膠中CAA的濃度(0.1±0.003) nmol?m-3，和 Zhang et al.（2003）報道的美國加利福尼亞北部 PM2.5中 CAA的濃度(2.05±0.73) nmol?m-3相近，但低于青島氣溶膠中CAA的濃度（約7.56 nmol?m-3，石金輝等，2010，2012）及北京氣溶膠中總水解氨基酸的濃度(11.00±5.57) nmol?m-3（Ren et al.，2018）。北京和青島研究中的樣品為TSP，故其氨基酸濃度高于上海PM2.5中的CAA濃度。上海PM2.5中CAA的濃度分布表明其受到了人為活動的顯著影響，但總體濃度不高。

上海PM2.5中CAA濃度具有一定的季節(jié)變化，春季和秋季較高且相差不大，分別為 (2.302±2.10)、(2.120±2.68) nmol?m-3，夏季次之，為 (1.489±1.067)nmol?m-3，冬季最低，為 (0.985±0.443) nmol?m-3。這一結(jié)果與青島TSP中CAA濃度的季節(jié)分布相似（石金輝等，2010）；北京TSP中總氨基酸濃度春季最高，冬季次之，夏季最低（Ren et al.，2018），與上海、青島有一定差別，而Zhang et al.（2003）的研究表明加利福尼亞北部PM2.5中CAA濃度的最高值出現(xiàn)在1月和3月，其他月份差別不大，說明大氣顆粒物中 CAA濃度的季節(jié)變化在不同地點表現(xiàn)出不同的特點，其原因可能是排放源及氣象條件的不同。上海春、秋季大氣PM2.5中CAA濃度較高的原因除較高的生物排放外，春、秋季時干燥多風(fēng)、土壤揚塵增多也是可能的因素之一，揚塵攜帶的微生物及腐殖質(zhì)類物質(zhì)使結(jié)合態(tài)氨基酸的濃度增大（Griffin et al.，2001）；而冬季較低的CAA濃度與低溫時植物及微生物活動的減弱相一致。分析表明，上海PM2.5中CAA濃度與溫度和風(fēng)速存在一定的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.26和0.27（P＜0.05），說明較高的溫度和風(fēng)速有利于蛋白質(zhì)等結(jié)合態(tài)氨基酸向大氣中的釋放；但 CAA與大氣細顆粒物質(zhì)量及其他水溶性組分之間均不存在顯著相關(guān)性，表明結(jié)合態(tài)氨基酸的來源與常見的人為污染源（化石燃料燃燒、生物質(zhì)燃燒等）有顯著差別。

上海大氣PM2.5中CAA的濃度約為FAA的6倍，其中冬季CAA濃度約為FAA的2.8倍，表明大氣細顆粒物中的水溶性氨基酸主要以結(jié)合態(tài)存在。氣溶膠中的FAA除動、植物的直接釋放外也來自CAA通過酶或光催化水解的釋放（Gorzelska et al.，1992；Milne et al.，1993），CAA向FAA的轉(zhuǎn)化會導(dǎo)致FAA/CAA比值的改變；因此，隨著大氣顆粒物的老化及大氣停留時間的延長，F(xiàn)AA/CAA比值會逐漸增大（Mopper et al.，1987；Zhang et al.，2003），即 FAA/CAA比值可以作為判斷顆粒物在大氣中停留時間長短的依據(jù)。由圖1可知，上海大氣PM2.5中FAA/CAA比值與CAA濃度呈反比，CAA濃度較高（＞2.0 nmol?m-3）時 FAA/CAA 比值＜0.1，氨基酸經(jīng)歷的大氣老化過程相對較短，即長距離傳輸?shù)呢暙I較小；而CAA濃度較低時，F(xiàn)AA/CAA比值較高，長距離傳輸?shù)呢暙I可能較高。對FAA濃度與FAA/CAA比值的相關(guān)性分析表明，兩者之間存在顯著的正相關(guān)（r=0.45，P＜0.01），且大部分樣品的FAA/CAA比值＞0.2，說明外來傳輸對上海PM2.5中的氨基酸有明顯影響。

圖1 上海大氣PM2.5中FAA/CAA比值與結(jié)合態(tài)氨基酸濃度的關(guān)系Fig.1 Correlation between the FAA/CAA ratio and the CAA concentration in PM2.5 in Shanghai

2.2 上海PM2.5中水溶性氨基酸的組成及季節(jié)變化

2.2.1 游離態(tài)氨基酸

上海大氣PM2.5中FAA的組成見表1和圖2a，甘氨酸是最主要的氨基酸，年平均濃度達(0.150±0.16) nmol?m-3，占 FAA 總濃度的 51.9%；丙氨酸、絲氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸也有一定的貢獻，分別為12.9%、7.1%、5.5%、5.1%、4.9%、4.8%。但纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸在FAA中的比例較低，僅占1%左右。已有研究表明，不同氨基酸的光化學(xué)反應(yīng)活性有較大差別，其在大氣中的半衰期不同，其中甘氨酸的反應(yīng)活性較低，半衰期＞2040 h，而組氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸等具有較高的反應(yīng)活性，因此這類氨基酸在氣溶膠中的濃度可能由于分解而降低（McGregor et al.，2001；Lundeen et al.，2015）。

圖2 上海大氣PM2.5中游離態(tài)氨基酸（a）和結(jié)合態(tài)氨基酸（b）組成比例分布Fig.2 Compositions of free amino acids (a) and combined amino acids (b) in PM2.5 in Shanghai

表2列舉了不同季節(jié)上海大氣PM2.5中FAA的組成，可見不同季節(jié)FAA的組成總體相似，均以甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、天冬氨酸、谷氨酸為主，對總FAA的貢獻為70%－80%。由表2可知，酪氨酸和苯丙氨酸在冬季的貢獻明顯增大，分別由春季的 2.9%、2.7%增加到了冬季的 8.0%、11.9%，由于酪氨酸和苯丙氨酸是FAA目標化合物中光化學(xué)活性最強的兩種氨基酸單體（Lundeen et al.，2015），冬季低溫時光化學(xué)反應(yīng)速度的降低可能與酪氨酸和苯丙氨酸貢獻的增加有關(guān)；苯丙氨酸占比的季節(jié)變化趨勢（冬季＞春季＞秋季＞夏季）與大氣溫度的季節(jié)變化相對應(yīng)，進一步說明光化學(xué)轉(zhuǎn)化可能是導(dǎo)致不同季節(jié)苯丙氨酸貢獻差異的重要原因；與此相對應(yīng)，甘氨酸對FAA的貢獻夏季高于其他季節(jié)也可能與夏季時光化學(xué)活性較大的氨基酸的快速消耗有關(guān)。

上海大氣PM2.5中FAA的組成與西北太平洋氣溶膠中FAA的組成相近（甘氨酸在FAA中的占比為45%，其次為絲氨酸、天冬氨酸和丙氨酸，分別占15%、6%、6%，Matsumoto et al.，2005），與加利福尼亞北部PM2.5中FAA的組成也有一定的相似性（甘氨酸、蘇氨酸和絲氨酸是主要的FAA單體，Zhang et al.，2003）；但與青島氣溶膠中FAA的組成有較大差別（精氨酸的濃度最高，占 FAA的37.2%，丙氨酸、絲氨酸、甘氨酸和蘇氨酸也有較大貢獻，石金輝等，2012）；大西洋氣溶膠中FAA以絲氨酸、甘氨酸和丙氨酸為主，分別占FAA總濃度的26.4%、22.3%、10.6%（Mopper et al.，1987）；而地中海沿岸氣溶膠中的FAA以精氨酸、甘氨酸、纈氨酸為主，占 FAA的 75%左右（Mace et al.，2003）；不同地區(qū)FAA組成的差異說明不同來源的氨基酸的組成不同，還需要對不同來源氨基酸的組成作進一步研究。

2.2.2 結(jié)合態(tài)氨基酸

與FAA相似，上海大氣PM2.5中的CAA中最主要的氨基酸也是甘氨酸，年平均濃度為(0.507±0.538) nmol?m-3（如表 1），對總 CAA 的貢獻為29.3%（圖2b）。其次，絲氨酸、谷氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸和亮氨酸也有重要的貢獻，分別占總CAA的12.5%、12.2%、10.8%、9.7%、6.8%和6.3%。與FAA相比，CAA中各種氨基酸的分布比例更趨均勻，纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、絲氨酸、谷氨酸等在 CAA中的占比與FAA相比有明顯提高，而酪氨酸的貢獻明顯較低。如前所述，F(xiàn)AA中部分氨基酸單體在老化過程中的降解損失可能是導(dǎo)致FAA和CAA組成差別的重要原因。CAA中酪氨酸的低濃度和低百分含量說明FAA中的酪氨酸可能來源于大氣過程中其他組分的轉(zhuǎn)化，已有研究表明，苯丙氨酸在酶催化轉(zhuǎn)化下可以形成酪氨酸（Xu et al.，2009）。

由表3可知，不同季節(jié)上海大氣PM2.5中CAA的組成大體一致，但也存在一定差別，如甘氨酸含量冬季明顯較低，亮氨酸含量冬季明顯較高，絲氨酸含量夏秋季高于冬春季，而丙氨酸含量夏秋季低于冬春季等。CAA組成的季節(jié)性差異說明氨基酸的來源或生物氣溶膠的組成有一定的季節(jié)變化。

2.3 上海PM2.5中水溶性氨基酸的可能來源

為了解上海 PM2.5中水溶性氨基酸的可能來源，對總水溶性氨基酸進行了主成分分析（PCA），得到3個主要因子（見表4），因子1中絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸有很高的權(quán)重，纈氨酸、異亮胺酸、苯丙氨酸也有較高的權(quán)重，說明其以中性氨基酸為主；因子2中天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸和丙氨酸權(quán)重很高，以酸性氨基酸為主；因子3以高權(quán)重的組氨酸和酪氨酸為主。因子1和因子2代表著兩類不同的氨基酸來源，可能與真菌、孢子或細菌類生物來源有關(guān)（Helin et al.，2017），但現(xiàn)有信息還不能確定其分別是何種來源。因子 3對應(yīng)著兩種在CAA中的貢獻顯著小于FAA的氨基酸單體（見表2、表3），如2.2.2節(jié)所述，可能代表著大氣老化過程中的轉(zhuǎn)化來源。

表2 上海大氣PM2.5中游離態(tài)氨基酸不同季節(jié)的百分比組成Table 2 Composition of the free amino acids in different seasons in PM2.5 in Shanghai %

表3 上海大氣PM2.5中結(jié)合態(tài)氨基酸不同季節(jié)的百分比組成Table 3 Composition of the combined amino acids in different seasons in PM2.5 in Shanghai %

表4 上海大氣PM2.5中水溶性氨基酸主成分分析結(jié)果Table 4 Factor loading matrix for amino acids in PM2.5 in Shanghai

結(jié)合 FAA與主要水溶性組分的主成分分析結(jié)果（表5）顯示，上海PM2.5中的游離氨基酸與SO42-處于同一因子中，說明FAA與硫酸鹽的聯(lián)系更為緊密，上海大氣顆粒物中的硫酸鹽主要來源于液相反應(yīng)過程（張勝華等，2019），因此，光催化水解（液相反應(yīng)）可能是FAA的重要來源；而二次硝酸鹽、生物質(zhì)燃燒、海鹽等來源和 FAA處于不同的因子中，可能說明它們不是上海PM2.5中FAA的主要來源。對 CAA和主要水溶性組分的主成分分析也表明（表6），上海PM2.5中的CAA與其他水溶性組分分處不同的因子中，說明 CAA的主要來源并非土壤、化石燃料燃燒和生物質(zhì)燃燒。

表5 上海大氣PM2.5中水溶性組分與FAA的主成分分析結(jié)果Table 5 Factor loading matrix for water-soluble components and FAAin PM2.5 in Shanghai

表6 上海大氣PM2.5中水溶性組分與CAA的主成分分析結(jié)果Table 6 Factor loading matrix for water-soluble components and CAA in PM2.5 in Shanghai

3 結(jié)論

（1）上海大氣PM2.5中FAA的濃度范圍為0.058－0.690 nmol?m-3，年平均濃度為 0.287 nmol?m-3；CAA 的濃度范圍為 0.200－10.911 nmol?m-3，年平均濃度為 1.731 nmol?m-3。上海大氣 PM2.5中水溶性氨基酸以結(jié)合態(tài)為主，CAA的濃度約為FAA的6倍。

（2）上海大氣PM2.5中FAA濃度冬春季高于夏秋季，但季節(jié)變化不顯著；而 CAA濃度存在較明顯的季節(jié)變化，春季和秋季較高，夏季次之，冬季最低。

（3）上海大氣PM2.5中FAA濃度與SO42-等主要水溶性組分之間存在顯著正相關(guān)，細顆粒物的吸附及大氣擴散條件可能是影響 FAA濃度的重要因素，而 CAA濃度與主要水溶性組分之間都沒有顯著相關(guān)性。

（4）甘氨酸是上海大氣 PM2.5中最主要的氨基酸，對 FAA和 CAA的年均貢獻分別為 51.9%、29.3%，丙氨酸、絲氨酸、谷氨酸、天冬氨酸是氨基酸中重要的氨基酸；FAA中纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸的含量很低，而 CAA中各主要氨基酸的含量分布更均勻；大氣光化學(xué)老化以及不同氨基酸單體光化學(xué)活性的不同可能是影響上海PM2.5中FAA組成及其季節(jié)變化的重要因素。

（5）與氣象條件及主要水溶性無機組分的相關(guān)性分析及主成分分析表明，化石燃料燃燒、生物質(zhì)燃燒、海鹽等并非上海PM2.5中氨基酸的主要來源。