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研究生:王柏森
研究生(外文):Bor-sen Wang
論文名稱:彭佳嶼海域大氣懸浮微粒中水溶性無機與有機物種之分子量組成
論文名稱(外文):Molecular composition of water-soluble inorganic and organic species in marine aerosol over Pengchiayu Island
指導教授:陳宏瑜陳宏瑜引用關係
指導教授(外文):Hung-Yu Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:海洋環境資訊學系
學門:自然科學學門
學類:海洋科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:懸浮微粒分子量組成
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本研究主要目的為探討東海彭佳嶼海域中,由大氣提供有機碳氮物種之分子量組成研究。本研究於彭佳嶼氣象站架設雙通道粒徑收集器,自 2009 年 9 月至2010年 9 月,共13個月,共採集194組樣本。
採集到樣本進行透過超微濾(Ultra-filtration)技術,將溶性有機氮(water soluble organic nitrogen;WSON)分成高分子量的水溶性有機氮(high molecular weight water soluble organic nitrogen;HMW-WSON)和低分子量水溶性有機氮(low molecular weight water soluble organic nitrogen;LMW-WSON)加以分析,並分析水溶性無機氮(water soluble inorganic nitrogen;WSIN )、水溶性有機碳(water soluble organic carbon;WSOC)和主要陰陽離子(Na+、Mg2+、Cl-、SO42-、K+、Ca2+)分析。藉由指標性陰陽離子(Na+、nss-SO42-、nss-K+、nss-Ca2+)判斷水溶性碳氮物種來源,並透過統計軟體分析,最後計算碳氮物種之通量。
研究結果顯示海鹽性鈉、鎂與氯離子之濃度主要集中於粗顆粒。其他離子,如硫酸根和鉀離子濃度主要集中於細顆粒,而鈣離子濃度主要集中於粗顆粒;此三種離子於粗細顆粒之濃度與鈉離子濃度之比值,皆高於海水之比值,顯示有其他非海源性來源。
水溶性無機氮由銨鹽與硝酸鹽構成,銨鹽濃度集中於細顆粒;硝酸鹽濃度集中於粗顆粒,而水溶性有機氮濃度集中於細顆粒,其中高分子量水溶性有機氮對低分子量水溶性有機氮比例為63:37。水溶性有機碳濃度集中在細顆粒,高分子量水溶性有機碳對低分子量水溶性有機碳比例為29:71。
藉由粒徑分佈、與指標性離子之相關性分析、主成分分析和PMF分析,推測本研究區域之大氣懸浮微粒中水溶性無機氮、水溶性有機氮和水溶性有機碳於細顆粒由二種來源構成:石化燃燒和生質燃燒來源;於粗顆粒由三種來源構成:地殼來源、海源和人為燃燒來源。
大氣輸入至東海的水溶性無機氮、水溶性有機氮、水溶性有機碳之總通量為:0.04±0.03 Tmol-N yr-1、0.03±0.02 Tmol-N yr-1和0.05±0.01 Tmol-C yr-1。其中,水溶性有機氮之高低分子量可提供:0.01±0.01和0.01±0.01 Tmol-N yr-1;而水溶性有機碳之高低分子量可提供:0.02±0.01和0.04±0.01 Tmol-C yr-1。其中,水溶性有機氮的輸出通量佔總氮的30%,其中高分子量與低分子量各佔一半。水溶性無機氮、水溶性有機氮和水溶性有機碳分別可提供:0.59~17.3%、0.29~17.3% 和0.18~3.13% 之基礎生產力。

目錄

摘要 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••I
Abstract ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••III
目錄 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••V
表目錄 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••VIII
圖目錄 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••X

第一章 前言 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 1
1.1 研究背景 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 1
1.2 大氣碳氮物種之行為••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 2
1.3 研究目的 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 6

第二章 文獻回顧 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 8
2.1無機氮 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••8
2.1.1 銨鹽••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••8
2.1.2 硝酸••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9
2.1.3 水溶性無機氮•••••••••••••••••••••••••••••••••••9
2.2 水溶性有機氮••••••••••••••••••••••••••••••••••10
2.3水溶性有機碳•••••••••••••••••••••••••••••11

2.4海鹽性離子 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••11
2.5非海鹽性離子 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12

第三章 研究方法 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••17
3.1 採樣地點及時間 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••17
3.2 分析儀器及濾紙樣本之前處理與保存 ••••••••••••••••••••18
3.2.1 分析儀器 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••18
3.2.2 濾紙樣本之前處理與保存 ••••••••••••••••••••••••••••••••••19
3.3 分析方法 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••21
3.3.1 超微濾•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••22
3.3.2 銨鹽之分析方法 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••23
3.3.3 亞硝酸鹽之分析方法 •••••••••••••••••••••••••••••25
3.3.4 硝酸鹽之分析方法 •••••••••••••••••••••••••••26
3.3.5 水溶性有機氮之分析方法 ••••••••••••••••••••••••••••••••27
3.3.6 陰陽離子之分析方法 •••••••••••••••••••••••••••••••••29
3.3.7 水溶性有機碳之分析方法 •••••••••••••••••••••31
3.4 樣本查核 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33

第四章 結果與討論 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••35
4.1 研究地區之氣象資料 ••••••••••••••••••••••••••••••••35
4.2 陰陽離子濃度之時序變化 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••42
4.2.1 海鹽性離子之時序變化 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••44
4.2.2 非海鹽性離子之時序變化 •••••••••••••••••••••••••••••••••••48
4.3 水溶性無機氮濃度之時序變化•••••••••••••••••••••••••••••••••••57
4.4 水溶解性有機氮濃度之時序變化 ••••••••••••••••••••••••••••••63
4.5 水溶性有機碳濃度之時序變化 •••••••••••••••••••••••••••••••••70
4. 6 水溶性氮物種粗細顆粒粒濃度比••••••••••••••••••••••••••••••••76
4.7 相關性與主成分分析 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••78
4.8 PMF分析 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 84
4. 9 水溶性氮物種與水溶性碳之通量估算••••••••••••••••••••••••••89


第五章 結論 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••92

參考文獻 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••95

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