中國科學技術(shù)大學地球和空間科學學院教授沈延安團隊與美國加州大學圣地亞哥分校林莽博士、美國科學院院士Mark H. Thiemens等合作，在研究華南地區(qū)霧霾的物質(zhì)來源和形成機制上取得重要進展。8月6日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于美國《國家科學院院刊》。
研究人員首次將放射性硫同位素（35S）與穩(wěn)定硫同位素（32S/33S/34S/36S）相結(jié)合，以國家大氣環(huán)境背景值武夷山監(jiān)測站為研究點，探討華南地區(qū)氣溶膠物理傳輸途徑和化學形成機制。研究揭示了霧霾硫酸鹽組分存在非常顯著的33S和36S同位素非質(zhì)量分餾信號，結(jié)果表明33S的異常來源于平流層的光化學反應(yīng)，而36S的異常組成主要來源于化石燃料或生物質(zhì)的燃燒過程。
霧霾主要由硫酸鹽、硝酸鹽、有機碳和黑碳等組成，對硫酸鹽的穩(wěn)定硫同位素進行高精度測定并探索其非質(zhì)量分餾信號成因，對正確認識霧霾來源和形成機制具有指導意義。35S只在高層大氣生成，半衰期為87天，因此可有效地對霧霾來源及其物理傳輸途徑進行示蹤。
研究人員通過系統(tǒng)測定華南氣溶膠的硫酸鹽、大氣中的二氧化硫以及代表性煤的穩(wěn)定硫同位素，發(fā)現(xiàn)氣溶膠硫酸鹽33S和36S的異常組成與大氣中二氧化硫和煤的同位素組成不同。放射性35S分析結(jié)果顯示，33S的異常組成與氣團高度的變化密切相關(guān)，這說明二次硫酸鹽形成過程中硫循環(huán)經(jīng)歷了平流層的光化學反應(yīng)，然后沉降到對流層和地表。
另一個重要發(fā)現(xiàn)是36S異常與33S異常不存在相關(guān)性，但36S異常與硫氧化率及多種生物質(zhì)燃燒示蹤物的豐度均呈現(xiàn)強相關(guān)性。研究結(jié)果表明，在東亞及北美地區(qū)廣泛觀測到的氣溶膠硫酸鹽36S異常，主要是由化石燃料或生物質(zhì)燃燒直接生成的一次硫酸鹽氣溶膠造成的。該研究證明了硫同位素是追蹤不同成因霧霾硫酸鹽來源和形成機制的有力手段。
相關(guān)論文信息：http://www.pnas.org/content/early/2018/07/31/1803420115
來源：中國科學報
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