[55]，伴隨C1和C2組分占比的減少，C3組分占比相應(yīng)增加。相比之下，如圖4.4所示，Cu2+的加入僅引起C2組分占比降低和C3組分增加，而C1組分基本保持不變，表明Cu2+主要與C2發(fā)生選擇性絡(luò)合，與C1組分的絡(luò)合并不明顯，C3組分占比的增加主要是由于C1組分占比降低引起的。這些結(jié)果證實(shí)，重金屬離子與WSOC之間的相互作用強(qiáng)度與金屬離子的種類和濃度有關(guān)。圖STYLEREF1\s4.SEQ圖\*ARABIC\s13加入Fe3+后，C1、C2、C3三組分占比圖圖STYLEREF1\s4.SEQ圖\*ARABIC\s14加入Cu2+后，C1、C2、C3三組分占比圖4.3本章小結(jié)本章圍繞金屬離子與水溶性有機(jī)碳（WSOC）的相互作用，系統(tǒng)探究了Fe3+和Cu2+對WSOC光學(xué)特性的差異化影響，為揭示大氣環(huán)境中金屬-有機(jī)氣溶膠的作用機(jī)制提供了關(guān)鍵依據(jù)。在吸光特性研究方面，我們采用了紫外-可見吸收光譜技術(shù)來分析Fe3+與WSOC之間的相互作用。結(jié)果顯示，這種相互作用隨著Fe3+濃度的增加而變得更加顯著。具體來說，隨著Fe3+濃度的逐步提升，WSOC在紫外-可見光區(qū)域的吸收強(qiáng)度整體上出現(xiàn)了增強(qiáng)，特別是在250-350nm的波長范圍內(nèi)，吸光度的增加尤為顯著。這一現(xiàn)象暗示Fe3+可能與WSOC中的有機(jī)分子發(fā)生了特定的結(jié)合，這種結(jié)合可能通過絡(luò)合反應(yīng)形成了更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，從而有效增強(qiáng)了WSOC在紫外光區(qū)域的光吸收能力；相較之下，Cu2+在0-500μmolL-1濃度范圍內(nèi)，對WSOC吸收光譜特性的影響幾乎是不可見的，在實(shí)驗(yàn)中，逐步增加Cu2+的濃度后，WSOC的吸收光譜僅在220-275nm的范圍內(nèi)，隨著Cu2+濃度升高，吸光度有所增大，而在>275nm的波長區(qū)域，吸光度幾乎沒有變化，研究推測，250-280nm范圍內(nèi)的吸收變化，或許和天然有機(jī)物中羧基的去質(zhì)子化有關(guān)，這種變化改變了發(fā)色團(tuán)的電子分布和分子聚集狀態(tài)，所以Cu2?導(dǎo)致的光吸收增強(qiáng)在短波長范圍內(nèi)比較微弱；質(zhì)量吸收效率（MAE）的量化分析進(jìn)一步證實(shí)，F(xiàn)e3+可顯著提升WSOC的光吸收效率，而Cu2+則難以對其光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生明顯影響。在熒光特性研究方面，實(shí)驗(yàn)通過三維熒光-平行因子分析法（PARAFAC）分析出了WSOC的三個(gè)特征熒光組分（低氧化態(tài)類腐殖質(zhì)C1、高氧化態(tài)類腐殖質(zhì)C2及類蛋白質(zhì)C3）。Fe3+的加入導(dǎo)致C1和C2組分的占比分別下降23%和8%，而C3組分的占比顯著增加30%。這一現(xiàn)象背后的原因較為復(fù)雜，類腐殖酸物質(zhì)含有大量羧基、羥基和羰基，是與大氣重金屬離子結(jié)合的主要物質(zhì)，且結(jié)合能力較強(qiáng)，進(jìn)一步分析表明，在Fe3+濃度較低時(shí)，F(xiàn)e3+優(yōu)先與C2中豐富的羥基、羧基絡(luò)合，導(dǎo)致C2熒光猝滅；在Fe3+濃度增加時(shí)，F(xiàn)e3+開始與C1中的羧基發(fā)生強(qiáng)絡(luò)合，引發(fā)配體-金屬電荷轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致C1組分減少。Cu2+僅引起C2組分輕微降低和C3組分小幅增加，C1占比基本不變，表明其主要與C2發(fā)生選擇性絡(luò)合，與C1的相互作用較弱。由此可見，重金屬離子與WSOC之間的相互作用強(qiáng)度，和金屬離子的種類以及濃度都有著緊密的聯(lián)系。綜上所述，F(xiàn)e3+與Cu2+在影響WSOC光學(xué)特性方面表現(xiàn)出顯著差異，F(xiàn)e3+憑借與類腐殖質(zhì)物質(zhì)的絡(luò)合能力成為調(diào)控WSOC吸光與熒光特性的關(guān)鍵因素。本研究結(jié)果不僅深化了對金屬-有機(jī)氣溶膠相互作用機(jī)制的認(rèn)識，同時(shí)也為后續(xù)拓展金屬離子濃度范圍、探索更復(fù)雜環(huán)境條件下的作用機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。結(jié)論與展望5.1主要結(jié)論本研究采用離線分析手段對南京北郊地區(qū)2023年12月15日至2024年1月16日期間共56個(gè)PM2.5樣品進(jìn)行分析，研究金屬離子加入后大氣有機(jī)氣溶膠的光學(xué)特性變化，并對WSOC熒光發(fā)色團(tuán)的性質(zhì)以及與金屬離子之間的相互作用進(jìn)行了探索，得出的主要結(jié)論如下：（1）不同金屬離子對WSOC的吸光特性影響不同。在未添加金屬離子時(shí)，WSOC在短波長區(qū)域（220-400nm）的吸光度隨著波長的增加而明顯降低；而在加入金屬離子后，該區(qū)域的吸光度有所上升。其中，F(xiàn)e3+的影響尤為突出，隨著Fe3+濃度的增加，WSOC在紫外-可見光波段的吸收強(qiáng)度顯著上升；Fe3+濃度與WSOC的質(zhì)量吸收效率呈現(xiàn)良好的線性相關(guān)性，這表明Fe3+可以顯著增強(qiáng)WSOC的光吸收能力；相比之下，Cu2?對WSOC吸光度的影響較小，僅在220-275nm范圍內(nèi)，隨著Cu2?濃度增加，WSOC吸光度增大，而在>275nm后吸光度變化不明顯。（2）不同金屬離子對WSOC的熒光特性影響不同，通過平行因子分析（PARAFAC），WSOC中確定三個(gè)特征性熒光組分為兩個(gè)類腐殖質(zhì)發(fā)色團(tuán)（C1、C2）和一個(gè)類蛋白質(zhì)發(fā)色團(tuán)（C3）。隨著Fe3+的加入，C1（低氧化態(tài)腐殖質(zhì)）和C2（高氧化態(tài)腐殖質(zhì)）組分的占比分別降低了23%和8%，而C3（類蛋白質(zhì)組分）的占比顯著增加了30%。表明低濃度時(shí)Fe3+優(yōu)先與C2的羥基、羧基絡(luò)合，高濃度時(shí)與C1的羧基發(fā)生強(qiáng)絡(luò)合，引發(fā)熒光猝滅；Cu2+則主要與C2選擇性絡(luò)合，對C1影響有限。5.2論文的創(chuàng)新本研究通過三維熒光-平行因子分析法對PM2.5中水溶性有機(jī)碳的熒光發(fā)色團(tuán)進(jìn)行分析，并結(jié)合紫外可見光光譜儀多維度深入探討了水溶性有機(jī)碳的光學(xué)特性；同時(shí)，現(xiàn)有研究多關(guān)注WSOC自身光學(xué)特性，而本研究著重探究金屬離子（Fe3+、Cu2+）與WSOC的相互作用，創(chuàng)新性地將金屬離子引入研究體系，系統(tǒng)分析其對WSOC吸光特性和熒光組分的影響。通過量化不同金屬離子濃度下WSOC的熒光組分占比變化，揭示了Fe3+可以顯著改變WSOC光學(xué)特性，而Cu2+作用較弱的差異化機(jī)制。5.3不足與展望本研究在探索金屬離子與水溶性有機(jī)碳（WSOC）相互作用的過程中，仍存在以下局限性：實(shí)驗(yàn)條件與真實(shí)環(huán)境存在差異。本研究主要在實(shí)驗(yàn)室模擬體系中開展，只是對金屬離子種類（僅涉及Fe3+和Cu2+）和濃度范圍（Fe3+和Cu2+設(shè)定為0-500μmolL-1）進(jìn)行