江西省大气污染成因与控制重点实验室
Jiangxi Province Key Laboratory of the Causes and Control of Atmospheric Pollution

张忠义博士在SCI杂志 Science of the Total Environment上发表关于北京市硝酸盐生成途径对减排响应的论文

发布者:陈丽娟发布时间:2020-07-24浏览次数:272

近日,大气污染成因与控制重点实验室的研究论文成果《Response of fine aerosol nitrate chemistry to Clean Air Action in winter Beijing: insights from the oxygen isotope signatures》顺利发表在Science of the Total Environment杂志,本研究基于硝酸根氧同位素技术,对北京市2013-2017年期间大气颗粒物硝酸根形成机制进行了初步探讨。重点实验室成员张忠义及中科院地球化学研究所关晖副研究员为文章共同第一作者,肖化云教授为通讯作者。

大气颗粒物污染是中国,尤其是大城市群目前面临的严重环境问题之一。2013-2017年期间中国政府及地方政府出台一系列政策对大气环境进行治理。以北京市为例,空气污染防治行动计划(2013-2017)出色的完成了既定目标。尽管如此,细颗粒物污染仍然频发(参考2019-2020新冠疫情相关研究:Chang et al., 2020, GRL; Sun et al., 2020, STOTEN). 细颗粒物硝酸根已经成为颗粒物主要无机成分,在严重污染事件期间硝酸根甚至超过硫酸根,成为颗粒物吸湿增长的主要驱动力。硝酸盐大气化学复杂,受多种气象因素和前提化合物的共同影响。简明起见,NOx向硝酸盐的化学转化主要涉及气相过程和非均相过程,气相反应主导白天硝酸盐的生成,而非均相反应在夜间或光化学反应较弱的污染大气中是硝酸盐的重要生成途径。目前外场观测以及离线同位素技术可为硝酸根形成过程提供强有力的参考佐证。然而我们注意到,两种技术得出的结果经常有较大的出入(同位素研究:Wang et al., 2019, JGR-A; Fan et al., 2020, JGR-A; 外场观测:北京大学陆克定教授系列研究成果)。因此,探索硝酸盐形成机制可为进一步控制颗粒物污染提供理论支撑。通过收集2013-2017年在线颗粒物组分监测结果,研究表明硝酸根生成潜势增强较为明显(图1)。

1,细颗粒物硝酸根生成潜势。

相比于2014年,2017年北京冬季硝酸盐氧同位素显著偏负,然而2017年北京市硝酸盐氧同位素却与南宁相应期间的硝酸盐氧同位素接近(图2)。这些结果表明,气相反应主导的硝酸盐生成在2013-2017年期间逐步增加,同时OH不仅仅来自于O3介导的过程(硝酸盐氧同位素纬度效应)。我们初步推测,HONO的光解可能时OH的一个不可忽略的来源,HONO光解产生的OH可占总OH浓度的60%HONO同位素参考Chai et al., 2019 AC)。同时,同位素证明表明HONO的产生可能来自于细颗粒物硝酸根的光解!值得注意的是,我们的数据有限,并不能够得充分可靠的结果。进一步的研究应该结合离线的同位素手段以及在线的观测。感谢阅读。

2,硝酸根氧同位素对比图