Вторичные аэрозоли пыльцы как атмосферные ядра конденсации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Биочастицы составляют значительную часть атмосферного аэрозоля. Диапазон их размеров варьирует от долей нанометров (макромолекулы) до сотен микрометров (пыльца растений, остатки растительности). Подобно другим типам атмосферных аэрозолей степень участия биочастиц в атмосферных процессах во многом зависит от их гигроскопических и конденсационных свойств. В данной работе представлены результаты исследований способности вторичных частиц (субчастиц) аэрозолей пыльцы сосны, березы и рапса служить облачными ядрами конденсации. Вторичные частицы получены путем водной экстракции биологического материала из пыльцевых гранул и последующей осушки, распыленной жидкокапельной фракции. Параметры облачной активации определены в интервале размеров 20–270 нм в диапазоне пересыщений водяного пара 0.1–1.1%. По данным измерений определены значения параметра гигроскопичности, характеризующего влияние химического состава субчастиц на их конденсационные свойства. Диапазон изменений параметра гигроскопичности составил 0.12–0.13. В целом, результаты измерений показали, что конденсационная активность субчастиц сравнима с конденсационной активностью вторичных органических аэрозолей и слабо зависит от типа исходной пыльцы.

Об авторах

Е. Ф. Михайлов

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: eugene.mikhailov@spbu.ru
Россия, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9

О. А. Иванова

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: eugene.mikhailov@spbu.ru
Россия, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9

Е. Ю. Небосько

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: eugene.mikhailov@spbu.ru
Россия, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9

С. С. Власенко

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: eugene.mikhailov@spbu.ru
Россия, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9

Т. И. Рышкевич

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: eugene.mikhailov@spbu.ru
Россия, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9

Список литературы

  1. Jaenicke R. Abundance of cellular material and proteins in the atmosphere // Science. 2005. V. 308. P. 73.
  2. Borodulin A.I., Safatov A.S., Belan B.D., Panchenko M.V. The height distribution and seasonal variations of the tropospheric aerosol biogenic component concentration on the south of western Siberia // J. Aerosol Sci. 2003. V. 34. Suppl.1. P. 681.
  3. Manninen H.Е., Back J., Sinto-Nissila S.-L. et al. Patterns in airborne pollen and other primary biological aerosol particles (PBAP), and their contribution to aerosol mass and number in a boreal forest // Boreal Environ. Research. 2014. V. 19 (suppl. B). P. 383–405.
  4. Sofiev M, Siljamo P., Ranta P., et al. Towards numerical forecasting of long-range air transport of birch pollen: theoretical considerations and a feasibility study // Int. J. Biometeorol. 2006. V. 50. P. 392–402.
  5. Möhler O., DeMott P.J., Vali G., et al. Microbiology and atmospheric processes: the role of biological particles in cloud physics // Biogeosciences. 2007. V. 4. P. 1059–1071.
  6. Pöschl U., Martin S.T., Sinha B., et al. Rainforest Aerosols as Biogenic Nuclei of Clouds and Precipitation in the Amazon // Science. 2010. V. 329. P. 1513–1515.
  7. DeMott P.J., Möhler O., Stetzer O., et al. Resurgence in ice nuclei measurement research. Bull. Am. Meteorol. Soc. // 2011. V. 92. P. 1623–1635.
  8. Morris C.E., Conen F., Huffman J.A. Bioprecipitation: a feedback cycle linking Earth history, ecosystem dynamics and land use through biological ice nucleators in the atmosphere // Global Change Biology. 2014. V. 20. P. 341–351.
  9. Pope F.D. Pollen grains are efficient cloud condensation nuclei // Environ. Res. Lett. 2010. V. 5. 044015.
  10. Hoose C.O., Möhler O. Heterogeneous ice nucleation on atmospheric aerosols: a review of results from laboratory experiments // Atmos. Chem. Phys. 2012. V. 12. P. 9817–9854.
  11. Hoose C., Kristjansson J.E., Burrows S.M. How important is biological ice nucleation in clouds on a global scale? // Environ. Res. Lett. 2010. V. 5. 024009.
  12. Spracklen D.V., Carslaw K.S., Merikanto J., et al. Explaining global surface aerosol number concentrations in terms of primary emissions and particle formation // Atmos. Chem. Phys. 2010. V. 10. P. 4775–4793.
  13. Sesartic A., Lohmann U., Storelvmo T. Modelling the impact of fungal spore ice nuclei on clouds and precipitation // Environ. Res. Lett. 2013. V. 8. 014029.
  14. Solomon W.R. Airborne pollen: A brief life // J Allergy Clin. Immunol. 2002. V. 109. P. 895–900.
  15. Grote M., Vrtala S., Niederberger V., et al. Release of allergen-bearing cytoplasm from hydrated pollen: A mechanism common to a variety of grass (Poaceae) species revealed by electron microscopy // J. Allerg. Clin. Immunol., 2001. V. 108. P. 109–115.
  16. Taylor P.E., Flagan R.C., Miguel A.G., et al. Birch pollen rupture and the release of aerosols of respirable allergens // Clin. Exp. Allergy, 2004. V. 34. P. 1591–1596.
  17. Pummer B.G., Bauer H., Bernardi J., et al. Suspendable macromolecules are responsible for ice nucleation activity of birch and conifer pollen // Atmos. Chem. Phys., 2012, V. 12. P. 2541–2550.
  18. Augistin S., Wex H., Niedermeier D., et al. Immersion freezing of birch pollen washing water // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13. P. 10989–11003.
  19. O´Sullivan D., Murray B.J., Ross J.F., et al. The relevance of nanoscale biological fragments for ice nucleation in clouds // Scientific reports. 2015. V. 5. 8082.
  20. Steiner A.L., Brooks S.D., Deng C., et al. Pollen as atmospheric cloud condensation nuclei // Geophys. Res. Lett., 2015. V. 42. P. 3596–3602.
  21. Roberts G.C., Nenes A. A Continuous-Flow Streamwise Thermal-Gradient CCN Chamber for Atmospheric Measurements // Aerosol Sci. Technol. 2005. V. 39. P. 206–221.
  22. Rose D., Gunthe S.S., Mikhailov E., et al. Calibration and measurement of a continuous-flow cloud condensation nuclei counter (DMT-CCNC): CCN activation of ammonium sulfate and sodium chloride aerosol particles in theory and experiment // Atmos. Chem. Phys. 2008. V. 8. P. 1153–1179.
  23. Михайлов Е.Ф., Иванова О.А., Власенко С.С. и др. тИзмерения конденсационной активности ядер Айткена в пригороде Санкт-Петербурга // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2017. T. 53. № 3. С. 326–333.
  24. Frank G.P., Dusek U., Andreae M.O. Technical note: A method for measuring size-resolved CCN in the atmosphere // Atmos. Chem. Phys. Discuss. 2006. V. 6. № 3. 4879–4895.
  25. Rose D., Nowak A., Achtert P., et al. Cloud condensation nuclei in polluted air and biomass burning smoke near the megacity Guangzhou, China — Part 1: Sizeresolved measurements and implications for the modeling of aerosol particle hygroscopicity and CCN activity // Atmos. Chem. Phys. 2010. V. 10. P. 3365–3383.
  26. Petters M.D., Kreidenweis S.M. A single parameter representation of hygroscopic growth and cloud condensation nucleus activity // Atmos. Chem. Phys. 2007. V. 7. P. 1961–1971.
  27. Andreae M.O., Rosenfeld D. Aerosol-cloud-precipitation interactions. Part 1. The nature and sources of cloudactive aerosols // Earth-Sci. Rev. 2008. V. 89. P. 13–41.
  28. Levin E.J.T., Prenni A.J., Petters M.D., et al. An annual cycle of size-resolved aerosol hygroscopicity at a forested site in Colorado // J. Gephys. Res. 2012. V. 117. D06201, doi: 10.1029/2011JD016854
  29. Mikhailov E.F., Mironov G.N., Pöhlker C., et al. Chemical composition, microstructure, and hygroscopic properties of aerosol particles at the Zotino Tall Tower Observatory (ZOTTO), Siberia, during a summer campaign // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15. P. 8847–8869.
  30. Pöhlker M., Pöhlker C., Ditas F., et al. Long-term observations of cloud condensation nuclei in the Amazon rain forest — Part 1: Aerosol size distribution, hygroscopicity, and new model parametrizations for CCN prediction // Atmos. Chem. Phys. 2016. V. 16. P. 15709–15740.
  31. Pringle K.J. Tost H., Pozzer A., et al. Global distribution of the effective aerosol hygroscopicity parameter for CCN activation // Atmos. Chem. Phys. 2010. V. 10. P. 5241–5255.
  32. Franchi G.G., Bellani L., Nepi M., et al. Types of carbohydrate reserves in pollen: localization, systematic distribution and ecophysiological significance // Flora. 1996. V. 191. P. 143–159.
  33. Pacini E., Guarnieri M., Nepi M. Pollen carbohydrates and water content during development, presentation, and dispersal: a short review // Protoplasma. 2006.ьV. 228. P. 73–77.
  34. Suphioglu C., Singh M.B., Taylor P., et al. Mechanism of grass-pollen-induced asthma // The Lancet. 1992. V. 339. P. 569–572.
  35. Pöhlker C., Huffman J.A., Förster J.-D. et al. Autofluorescence of atmospheric bioaerosols: spectral fingerprints and taxonomic trends of pollen // Atmos. Meas. Tech., 2013. V. 6. P. 3369–3392.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2019

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах