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雾霾来源和形成机制研究获新进展

作者:杨保国 来源:中国科学报 发布于2018/08/09

  中国科学技术大学地球和空间科学学院教授沈延安团队与美国加州大学圣地亚哥分校林莽博士、美国科学院院士Mark H. Thiemens等合作,在研究华南地区雾霾的物质来源和形成机制上取得重要进展。8月6日,相关研究成果在线发表于美国《国家科学院院刊》。
  研究人员首次将放射性硫同位素(35S)与稳定硫同位素(32S/33S/34S/36S)相结合,以国家大气环境背景值武夷山监测站为研究点,探讨华南地区气溶胶物理传输途径和化学形成机制。研究揭示了雾霾硫酸盐组分存在非常显著的33S和36S同位素非质量分馏信号,结果表明33S的异常来源于平流层的光化学反应,而36S的异常组成主要来源于化石燃料或生物质的燃烧过程。
  雾霾主要由硫酸盐、硝酸盐、有机碳和黑碳等组成,对硫酸盐的稳定硫同位素进行高精度测定并探索其非质量分馏信号成因,对正确认识雾霾来源和形成机制具有指导意义。35S只在高层大气生成,半衰期为87天,因此可有效地对雾霾来源及其物理传输途径进行示踪。
  研究人员通过系统测定华南气溶胶的硫酸盐、大气中的二氧化硫以及代表性煤的稳定硫同位素,发现气溶胶硫酸盐33S和36S的异常组成与大气中二氧化硫和煤的同位素组成不同。放射性35S分析结果显示,33S的异常组成与气团高度的变化密切相关,这说明二次硫酸盐形成过程中硫循环经历了平流层的光化学反应,然后沉降到对流层和地表。
  另一个重要发现是36S异常与33S异常不存在相关性,但36S异常与硫氧化率及多种生物质燃烧示踪物的丰度均呈现强相关性。研究结果表明,在东亚及北美地区广泛观测到的气溶胶硫酸盐36S异常,主要是由化石燃料或生物质燃烧直接生成的一次硫酸盐气溶胶造成的。该研究证明了硫同位素是追踪不同成因雾霾硫酸盐来源和形成机制的有力手段。
  相关论文信息:http://www.pnas.org/content/early/2018/07/31/1803420115

 

 

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