黃海近岸大氣降水中磷溶解度及其影響因素

王志文,郭 浩,谷 涵,孔 毅,高會旺,2,姚小紅,2,石金輝,2*

黃海近岸大氣降水中磷溶解度及其影響因素

王志文1,郭 浩1,谷 涵1,孔 毅1,高會旺1,2,姚小紅1,2,石金輝1,2*

(1.中國海洋大學,海洋環境與生態教育部重點實驗室,山東 青島 266100；2.青島海洋科學與技術試點國家實驗室,海洋生態與環境科學功能實驗室,山東 青島 266237)

于2020年6～9月在黃海近岸城市青島采集31場降水69個樣品,分析其中總磷(TP)、溶解態總磷(DTP)及溶解態無機磷(DIP)和有機磷(DOP),探討P濃度和溶解度的變化特征及其影響因素.降水中TP濃度為(6.2±1.0)μg/L,DTP濃度為(3.8±0.6)μg/L,P溶解度為(64.8±18.0)%. DTP中以DIP為主,其貢獻為(56.5±21.6)%.降水中TP和DTP與降水量呈負冪指數關系,TP清除指數大于DTP.降水量<10mm時,降水對氣溶膠P的清除和稀釋作用顯著影響降水中P濃度,但降水量>40mm時,這種作用對P濃度的影響不大.降水對氣溶膠P的清除作用以云下清除為主,占總清除效率的70%～85%.酸化作用顯著促進降水中顆粒態P溶解,且無機P溶解效率高于有機P.對降雨量<5mm及>30mm降水,pH值是影響P溶解度的主要因素,降水量和氣團來源對P溶解度也有一定影響.當pH值相近時,降水量越大,P溶解度越高;當pH值相近且降水量<5mm時,海洋源貢獻越大,P溶解度越高.對降水量5～30mm的降水,P溶解度受到降水量、pH值及氣團來源等因素的共同影響.

磷(P)；溶解度；大氣降水；pH值；降水量；氣團來源

磷(P)是海水中重要的生源要素,與海洋初級生產、碳循環以及固氮作用密切相關[1].大氣P的干、濕沉降是海洋外源性P的重要來源之一,其中濕沉降作為一種短時、脈沖式輸入源,與干沉降的連續輸入相比,對海洋生態系統的影響可能更為顯著.在青島近海海域研究顯示,溶解態總P(DTP)的濕沉降通量對總沉降通量貢獻達73%[2];一次強降水事件帶來的P可使青島近海表層海水中DTP濃度升高0.9%,明顯高于沙塵事件0.3%的貢獻[3].

大氣沉降到表層海水中的P只有溶解態部分可以被海洋生物所利用[4].因此,這一來源的P是否具有生物可利用性決定于溶解態P在總P(TP)中的比例,即P溶解度[5].P溶解度大小主要與氣溶膠P的來源和大氣酸化過程有關[6].不同來源氣溶膠P溶解度差異主要歸因于P化學形態差異.地殼源P中54%～74%以鈣結合態P的形式存在、11%～23%以鐵鋁結合態P形式存在[7],這些結合態P相對穩定,在海水中的溶解度僅為5%～10%[8].人為源P通常與微粒結合松散而更易于溶解[9].模式估計人為源排放P中約50%以溶解態形式存在[10].大氣酸化過程可提升氣溶膠P溶解度,其作用機理可能是H+與礦物氣溶膠(主要為磷灰石)表面的PO4和OH發生反應,削弱與Ca2+鍵合,從而使磷酸鹽從晶體中釋放[11].據估計,全球排放顆粒態P經歷大氣酸化過程可使其中約14%轉化為DIP,P溶解度從約10%升高到22%～23%[12].

與P干沉降經歷氣溶膠-海水過程不同,P濕沉降經歷氣溶膠-雨水-海水過程.因此,濕沉降中P溶解度還可能與降水對顆粒態P的清除作用以及液相化學反應有關.Colin等[13]報道氣溶膠中溶解態組分可以作為凝結核優先被降水清除.李茜等[14]研究發現pH值是控制青島降水中Fe等微量元素溶解度的主要因子.目前,對氣溶膠中P溶解度及其影響因素已經有了一定的認識[6,15],但對降水中P溶解度及其影響因素尚缺乏認識.

目前研究報道降水中P溶解度為29%～90%,溶解態P僅考慮了溶解態無機P(DIP),未考慮溶解態有機P(DOP)的貢獻[16-18].但有研究發現海水中DOP亦可以作為初級生產的營養鹽來源[19].

青島位于黃海之濱,處于西北沙塵源區和華北城市群的下風向.近年來,工農業廢水和生活污水中P營養鹽向黃海的排放量不斷減少,但大氣污染日趨嚴峻[6].因此,大氣P沉降對黃海表層海水中P營養鹽的貢獻可能會越來越突出.6～9月是青島降雨多發季節,全年約70%的降水發生在該季節,且該季節表層海水溫度較高,海洋層化現象嚴重,表層海水中P營養鹽供給更依賴于外部輸入[20].故本文于2020年6～9月采集青島近岸降水樣品,分析其中TP、DTP、DIP和DOP濃度,認識不同形態P濃度及P溶解度的變化特征,研究降水中P溶解度的影響因素,以期為準確評價大氣P沉降對黃海生物可利用性P的貢獻以及對海洋生態系統的影響提供參考.

1 材料與方法

1.1 樣品采集

于2020年6～9月逢雨采集降水樣品,采樣地點位于青島中國海洋大學嶗山校區氣象觀測子站(36°6′N,120°19′),距黃海海岸約7km.采雨器由聚丙烯漏斗和聚四氟乙烯樣品瓶構成,采樣口距地面1.8m.每次降水發生時打開采雨器,結束后及時取回樣品.對時長超過2h的連續降水,每2h左右收集一次分時段樣品,共收集31場降雨中69個樣品,包括7場連續降雨的分時段樣品.采樣期間,標準雨量計同步記錄降雨量.

采集的每個樣品分為四份:一份即刻測定pH值;一份直接保留,用于TP分析;兩份經0.45μm 濾膜過濾后保留水樣,分別用于溶解態P及水溶性離子分析.所有保留樣品于-20℃冷凍保存,30d內完成分析.現場空白采用100mL超純水(18.2MΩ·cm)在現場淋洗采雨器收集.采樣過程中所用器皿均預先經酸洗處理.

1.2 樣品分析

分別取25mL未過濾和已過濾樣品,加入2.5mL堿性過硫酸鉀消解液,于120℃高壓滅菌鍋中消解30min,用于TP和DTP測定.直接取25mL已過濾樣品,用于DIP分析.樣品中TP、DTP、DIP濃度采用磷鉬藍比色法測定(10cm比色皿),DOP濃度為DTP與DIP濃度差值,具體測定方法詳見文獻[21].方法檢出限為0.6μg/L,樣品中P濃度低于檢出限時以檢出限的一半計.每批樣品中不同形態P的測定均做加標回收實驗(磷酸鹽標準物質,BW07787,北京盛世康普化工技術研究院),加標回收率為95%～104%.每分析10個樣品加測一標準樣品,樣品重復分析的標準偏差<6%(=10).

樣品中水溶性離子(SO42-、NO3-、Cl-、Na+、Ca2+等)采用離子色譜法測定(Dionex ICS-1000),具體測定方法及質量控制詳見文獻[22];樣品pH值采用Mettler Toledo S20pH計InLab Micro微電極測定.

1.3 數據分析

1.3.1 加權平均濃度 由于每場降水中降水量不同,因此文中化學組分濃度及pH值平均值未特殊說明均為加權平均值,計算公式分別為:

1.3.2 云內、云下清除對降水中P濃度的相對貢獻 降水過程中,云下、云內清除對大氣P的清除效率不同,從而引起降水不同階段P濃度的差異.云水中P濃度在降水期間基本保持不變,故云下和云內清除對降水中P濃度的貢獻常采用降水前、后期P濃度差值法來估算[23-24]:

式中:d和u分別代表云下、云內清除的貢獻,%;d表示降水前期P濃度的加權平均,μg/L,該濃度代表云水中P與降水沖刷氣溶膠P的濃度之和;u表示降水后期P濃度的最低濃度,μg/L,該濃度代表云水中P濃度.以往研究表明降水量<5.0～6.6mm時,降水對顆粒物的清除以云下清除為主;降水量>5mm時,則以云內清除為主[24].因此,連續降水中前期和后期的劃分以降水量達到5mm為界.

2 結果與討論

2.1 青島大氣降水中不同形態P濃度及P溶解度

觀測期間,青島降水總量為772.6mm,高于近30年歷史同期445.5mm平均降雨量.降水樣品中TP濃度為0.8～90.6μg/L,DTP濃度為0.6～66.6μg/L(圖1).TP和DTP之間有很好的相關關系(=0.95,<0.01),二者濃度高值均多出現在降水量低的樣品中,而濃度低值多出現在降水量高的樣品中.降水樣品中TP和DTP的算數平均濃度分別為(11.6±14.9)μg/L和(7.1±9.2)μg/L,明顯高于加權平均濃度(6.2±1.0)μg/L和(3.8±0.6)μg/L,其中P濃度大于算數平均濃度的樣品其降水量權重不超過全部樣品總降水量的10%,也顯示高濃度的TP和DTP主要出現在降水量較低的樣品中.相關性分析進一步顯示TP和DTP與降雨量呈現顯著負相關關系(=-0.31,<0.01).這些結果表明降水中TP和DTP濃度受到降水對大氣顆粒物的清除和稀釋作用的影響.世界各地已報道的降水中TP濃度范圍很寬,從0.03～1500μg/L[25-31],但多數處于10～50μg/L,與青島降水中TP濃度范圍基本相當.

圖1 2020年6～9月青島降水中不同形態P濃度及P溶解度

樣品編號為采樣開始日期-數字,其中-0代表未分段采集的一場降水樣品,-1、-2、-3……代表一場雨分段采集的第1、2、3……段樣品

在DTP中,DIP濃度為0.3～62.6μg/L,平均為(2.1±0.4)μg/L.DOP濃度為(0.01～11.0)μg/L,平均為(1.7±0.3)μg/L.DIP對DTP貢獻略高于DOP,為(56.5± 21.6)%,與青島氣溶膠中DIP對DTP約60%的貢獻基本相當[6,15].

青島降水樣品中P溶解度為27.4%～100%,平均為(64.8±18.0)%(圖1).與不同形態P濃度不同,P溶解度與降水量之間無相關關系,這可能是由于不同形態P的濕清除效率不同造成的.青島降水中P溶解度在數值上與在挪威和坦桑尼亞主要受人為活動影響的內陸站點采集的降水中約60%的P溶解度一致[17-18],但這些研究中溶解態P僅考慮了DIP.若包括DOP,則P溶解度將會高于青島.在挪威和法國的沿海站點采集的降水中P溶解度分別為29%和36%[16,18],這些研究中P溶解度也僅考慮了DIP,若考慮DOP可能有50%的貢獻,則這些沿海降水中P溶解度約為60%～70%,與青島降水中的結果相當.與青島夏季氣溶膠中P溶解度相比,降水中P溶解度顯著高于氣溶膠中的(30.9±11.0)%[21].這可能是降水對溶解態P的濕清除效率比顆粒態P更高或者顆粒態P經歷了氣溶膠-雨水過程中的二次轉化造成的[13-14].

2.2 連續降水過程中不同形態P濃度及P溶解度的變化特征

不同形態P濃度在7場連續降水中變化趨勢一致,總體呈現隨降水量增加P濃度急劇降低、后期趨于平穩的變化趨勢(圖2,以時長最長的2場連續降水為例).降水前、后期TP和DTP降低幅度基本在70%以上.TP降低幅度略高于DTP,這可能與DTP多分布在<1.0μm顆粒物上、而TP多分布在>1μm顆粒物上有關[32-33].因為顆粒粒徑越大,越容易與雨滴發生慣性碰并而被清除[34].前、后期降水中DIP和DOP降低幅度多數超過65%,DIP降低幅度略高于DOP.降水后期,有些場次降水中不同形態P濃度出現略微升高的趨勢.這可能是降水后期顆粒物濃度、尤其是細粒子濃度快速回升[35],故大氣中含P顆粒物可能得以積累,從而引起后期降水中不同形態P濃度的升高.利用分段樣品數量最多的2場連續降水,估算云下、云內清除作用對降水中P的貢獻,發現云下清除對青島降水中不同形態P的貢獻為70%～85%,云內清除的貢獻為15%～30%.

圖中虛線為降水前期與后期分界線(降雨量為5mm)

與P濃度不同,P溶解度在7場連續降水中并沒有呈現出一致的變化規律(圖2).5場降水過程中P溶解度隨著降水量增加呈現逐漸增大的趨勢,而2場降水過程中P溶解度呈現先升高后降低的變化趨勢.總體上,P溶解度在云下清除為主的降水前期低于以云內清除為主的降水后期.7月18日和7月22日兩場連續降水樣品中,降水初期P溶解度分別為55%和50%,后期為62%和80%.云內和云下的清除機制不同,云下清除主要以>1μm顆粒物為主,云內清除則主要以<1μm顆粒物為主.研究顯示青島細粒子氣溶膠中P溶解度為(42±18.6)%,高于粗粒子中的(18.1±16.6)%,這可能是導致云下清除階段P溶解度低于云內清除階段的原因[15,36].

2.3 不同形態P濃度及P溶解度的影響因素

2.3.1 降水量及降水前顆粒物濃度 降水中P主要來自降水對大氣氣溶膠P的清除,降水量不同,清除效率和稀釋作用不同.顯然,降水量是控制降水中不同形態P濃度的因子之一.分析采集的31場降水中TP和DTP濃度與降水量的關系,對分段采集樣品的7場連續降水,以一場降水中各段樣品P濃度的加權平均為該場降水中P濃度.TP和DTP濃度與降水量均呈現負冪函數關系(圖3),當降水量較小時,氣溶膠P被少量降水沖刷導致降水中較高的TP和DTP濃度,而當降水量較大時,大量降水的稀釋作用導致降水中較低的TP和DTP濃度.這種函數關系的冪指數常被稱為清除指數,用來表征降水對氣溶膠的清除效率,清除指數越大,降水的清除作用越明顯[37].降水對TP的清除指數為0.35,高于DTP的0.26,表明降水對TP的清除效率高于DTP,這與連續降水研究中得到的結果一致.

圖3 青島31場降水中TP和DTP與降雨量的關系

當降水量<10mm時,TP和DTP濃度隨降水量增加急劇降低;當降水量>10mm時,隨降水量增加,TP和DTP濃度降低幅度逐漸減緩;當降水量>40mm時,TP和DTP濃度隨降水量增加而降低的幅度趨近于零.這些結果表明10～40mm的降水對氣溶膠P的清除基本達到完全,>40mm的降水其沖刷和稀釋作用對TP和DTP濃度影響不再顯著.依據降水量不同將31場降水劃分為大雨(>40mm)、中雨(10～40mm)和小雨(<10mm)三種強度降水[38].小雨中TP和DTP平均濃度分別為(15.7±3.4)μg/L和(8.3±1.6)μg/L,顯著高于中雨中的(6.4±1.3)μg/L和(3.7±1.0)μg/L,及大雨中的(3.6±0.3)μg/L和(2.4±0.2)μg/L(圖4).盡管降水量對TP和DTP濃度影響顯著,但對P溶解度影響不顯著.P溶解度在小雨中平均為(61.9±15.4)%,略高于中雨中的(58.0%±14.4)%,略低于大雨中的(64.8± 14.1)%,三者之間無顯著性差異.

圖4 不同強度類型的降水中P濃度及P溶解度

表1 降水中P濃度及P溶解度與降水前1h、3h、6h的 PM2.5和PM10平均濃度的相關關系

注:**<0.01,*< 0.05.

考慮到降水對大氣顆粒物的清除作用,進一步分析降水中TP和DTP濃度及P溶解度與降水前1h、3h、6h顆粒物平均濃度之間的關系(表1).PM2.5、PM10的數據為距離采樣點約6km的嶗山監測站數據(http://hbj.qingdao.gov.cn/slairhour.aspx, 青島生態環境局公開發布).降水中TP和DTP濃度與降水前PM2.5和PM10濃度之間具有一定的正相關關系,且TP和DTP濃度與降水前1h的PM2.5和PM10濃度的相關性強于降水前3h、6h顆粒物平均濃度的關系.但P溶解度與降雨前顆粒物濃度之間均沒有相關關系.這些結果表明降水前顆粒物濃度是影響降水中不同形態P濃度的因素之一,但對P溶解度無顯著影響.

2.3.2 來源 氣團來源和遷移路徑的差異會影響氣溶膠中不同形態P濃度及P溶解度[15].采用HYSPLIT氣團后向軌跡模式(http://ready.arl.noaa. gov/HYSPLIT.php),計算31場降水事件期間每隔1h氣團在500m高度處72h后向軌跡.Trajstat軌跡聚類分析發現,降水期間影響青島的氣團分為4類(圖5),包括來自北方(N)、東方(E)、西南(SW)和東南(SE)方向的氣團,分別影響5、10、10和6場降水樣品.TP和DTP濃度在4類氣團影響的降水之間均無顯著差異(獨立樣品T檢驗,>0.05).平均而言,受來自N氣團影響的降水中TP和DTP濃度最高,分別為(21.6±5.6)μg/L和(13.4±3.4)μg/L,這些樣品中代表地殼源的Ca2+、人為源的SO42-和NO3-及海洋源的Na+和Cl-的濃度也最高.這可能與該類氣團起源自北方內陸,途徑人口密集的華北城市群以及渤海海域有關,也可能和(或)該類降水的場均降水量最低(8.3mm)、降水的稀釋作用較小有關.TP和DTP濃度在受來自SW和SE氣團影響的降水中最低,分別為(4.8±1.1)μg/L、(2.8±0.5)μg/L和(5.6±3.7)μg/L、(3.2±1.9)μg/L;在受E氣團影響的降水中較低,為(6.4±1.3)μg/L、(4.1±0.6)μg/L.SW氣團主要來自受陸源影響的華東地區,SE氣團主要來自受海洋源影響的東南沿海,前者Ca2+、SO42-和NO3-濃度均高于后者,Na+和Cl-濃度則明顯低于后者.二者較為一致的P濃度可能是由于SW樣品的場均降水量(36.8mm)明顯高于SE(15.6mm),稀釋作用較為顯著的緣故.E氣團也主要來自海洋源,途經日本或韓國,受到一定的陸源影響.E氣團影響的降水場均降水量(19.0mm)略高于SE,Na+和Cl-對水溶性離子的貢獻比SE降水中的低30%～41%,Ca2+、NO3-的貢獻則高38%～48%,顯示E氣團受到海洋源的影響的程度比SE氣團的小,這可能是E降水樣品中TP和DTP濃度高于SE的原因.上述結果表明氣團來源對降水中P濃度有一定影響,但其影響程度明顯小于降水量.

受不同氣團影響的降水中P溶解度無顯著性差異(>0.05),總體上,SE降水中P溶解度最高,為(67.4±16.5)%,這可能與該氣團受到海洋源影響最為顯著有關.氣溶膠P溶解度的研究顯示,

圖5 青島降水樣品采集期間氣團后向軌跡聚類及所影響降水中P濃度(mg/L)(a)和不同來源氣團軌跡(b～e)

海洋源氣溶膠中P溶解度可達100%、人為源P溶解度可達50%[10,20],地殼源P溶解度較低,通常為5%～10%[7-8].SW降水中P溶解度相對最低,為(55.3± 12.8)%;N和E降水中的溶解度相當,為62%～63%. SW和N降水中Ca2+、SO42-和NO3-的相對貢獻基本一致,表明二者受地殼源和人為源的影響程度相當,因此,二者P溶解度的差異更可能是降水量不同對TP和DTP的相對濕清除效率和稀釋作用不同造成的.可見,降水中P溶解度受到氣溶膠來源及降水的濕清除和稀釋作用的共同影響.

2.3.3 降水pH值 pH值變化會引起氣溶膠中溶解態P釋放量的差異.降水過程中NO和SO2發生的非均相反應以及氣溶膠顆粒攜帶的酸組分可以改變降水pH值.SO42-和NO3-是氣溶膠中主要的酸性組分,考慮到海鹽對于SO42-貢獻,計算非海鹽(nss)-SO42-濃度.nss-SO42-和NO3-濃度、或者二者當量濃度之和[2nss-SO42-+NO3-]常用于表征氣溶膠酸度[39],氣溶膠中DTP濃度與酸度往往呈現很好的相關關系[6,15].降水中DTP與nss-SO42-和NO3-存在顯著正相關關系(>0.62,<0.01),且與[2nss-SO42-+ NO3-]之間的正相關關系更為顯著(=0.86,<0.01),表明與SO42-和NO3-形成有關的酸化過程促進了降水中顆粒態P溶解,進而提高P溶解度.分析降水中DIP和DOP與[2nss-SO42-+ NO3-]之間相關關系(圖6),發現DIP的擬合直線斜率明顯高于DOP,表明降水中酸化溶解(或水解)可以促進顆粒態無機P和有機P轉化為相應的DIP和DOP,且無機P酸轉化效率高于有機P.

圖6 降水中DIP、DOP與[2nss-SO42-+NO3-]的關系

進一步分析P溶解度與降水pH值之間的關系,二者呈現顯著負相關關系(=-0.45,<0.01,=31),表明pH值是影響降水中P溶解度的主要因子之一.Shi等[6]研究發現氣溶膠中P溶解度受到氣溶膠酸化程度、相對濕度和氣溶膠P的來源三者協同效應的影響.分析降水中P溶解度與pH值、降水量和氣團來源之間關系(圖7),發現P溶解度與pH值之間的負相關關系只出現在降水量<5mm (=-0.83,<0.01,=13)和>30mm(=-0.79,<0.01,=8)降水中;在5～30mm的降水中,P溶解度與pH值并無相關關系.降水量為5～30mm時,P濃度隨降水量變化的負冪指數曲線出現拐點,拐點前后TP和DTP濃度隨降水量的非線性變化使P溶解度變化復雜,這可能是5～30mm降水中P溶解度與pH值不相關的原因.在pH值相近的降水中,若降雨量<5mm,P溶解度在受海洋源影響的降水中明顯高于受陸源影響的降水;若降雨量>30mm,P溶解度在不同來源氣團影響的降水中差別不大.這些結果表明,在降水量<5mm及>30mm時,P溶解度主要受降水pH值影響,其次是降水對顆粒物的清除和稀釋作用的影響.氣團來源對P溶解度也有一定影響,這種影響在降水量小、對顆粒物以清除作用為主的降水中比較明顯,但在降水量大、降水的清除和稀釋作用可以忽略的降水中影響不明顯.在降水量為5～30mm時,pH值、降水量和氣團來源等因素對P溶解度的影響無法獨立區分開來,P溶解度可能受到這些因素相互制約或協同作用的影響.

圖7 降水中P溶解度與pH值、降雨量和氣團來源關系

3 結論

3.1 觀測期間,青島降水中TP濃度平均為(6.2±1.0) μg/L,約65%以DTP的形式存在.其中DIP濃度為(2.1±0.4)μg/L,DOP濃度為(1.7±0.3)μg/L,DOP對DTP的貢獻為(43.5±21.6)%.

3.2 連續降水過程中,不同形態P濃度均呈現降水前期急劇降低、后期趨于平穩的變化趨勢.降水前、后期P濃度的降低幅度在65%以上.P溶解度在降水前期低于降水后期,升高幅度為3%～38%.

3.3 降水對顆粒物的清除和稀釋作用及降水前顆粒物濃度是影響降水中P濃度的主要控制因子.其對P濃度的影響在<10mm降水中尤為顯著,在>40mm降水中影響較小.降水中顆粒態P的酸化溶解也是影響溶解態P濃度的主要機制.

3.4 降水中P溶解度主要受降水pH值影響,這種影響僅在<5mm及>30mm降水中顯著,當pH值相近時,P溶解度隨降水量增大而升高.5～30mm降水中P溶解度隨pH、降水量及氣團來源等因素變化復雜.

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Solubility of phosphorus in rainwater collected in the coastal area of the Yellow sea and influencing factors.

WANG Zhi-wen1, GUO Hao1, GU Han1, KONG Yi1, GAO Hui-wang1,2, YAO Xiao-hong1,2, SHI Jin-hui1,2*

(1.Key Laboratory of Marine Environmental Science and Ecology, Ministry of Education of China, Ocean University of China, Qingdao 266100, China；2.Laboratory for Marine Ecology and Environmental Science, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology (Qingdao), Qingdao 266237, China)., 2021,41(11)：5060～5068

69 rainwater samples were collected in Qingdao during 31precipitation events from Jun. to Sep. 2020. Total phosphorus (TP), dissolved total phosphorus (DTP), dissolved inorganic phosphorus (DIP) and dissolved organic phosphorus (DOP) were characterized in terms of concentrations, solubility and influencing factors. The averaged concentrations of TP and DTP in rainwater were (6.2±1.0)μg/L and (3.8±0.6)μg/L, respectively, with the P solubility at (64.8±18.0)%. DIP dominantly contributed to DTP with the percentage of (56.7±15.7)%. Both TP and DTP had a negative power correlation with precipitation while the TP scavenging index was larger. For rainwater samples collected at the precipitation <10mm, precipitation significantly affected the P concentrations via scavenging and dilution effects. However, these effects were not detectable in samples collected at precipitation >40mm. The measured P in rainwater was derived from the washout process, which scavenged 70%～85% of particulate P to rainwater. Acidification processes significantly promoted the dissolution of particulate P with a higher efficiency of inorganic P than that of organic P. For the recorded two types of precipitation, i.e., <5mm and >30mm, pH mainly determined the P solubility with precipitation and backward air mass history to some extent. For the rainwater samples with a similar pH, the P solubility increased with increasing precipitation. For the rainwater samples with a similar pH and collected at the precipitation <5mm, the P solubility was higher with air mass history from oceans to the continent. For rainwater samples collected at 5～30mm precipitation, the single factor effect, e.g., precipitation, pH, and air mass source, on the P solubility cannot be isolated out.

phosphorus；solubility；atmospheric precipitation；pH；rainwater；air mass source

X51

A

1000-6923(2021)11-5060-09

王志文(1994-),男,山東煙臺人,中國海洋大學碩士研究生,主要從事海洋大氣環境化學研究.

2021-03-18

國家自然科學基金資助項目(41876131)

* 責任作者, 教授, engroup@ouc.edu.cn