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    郭慶軍研究團隊在灰霾污染遷移過程及源解析研究方面取得系列科研進展

      近年來,世界不同地區灰霾頻發,大氣污染問題受到了廣泛關注。硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽以及汞和鉛是氣溶膠中的重要組成部分,對灰霾形成以及人體健康的影響重大。目前,關于灰霾中硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、汞和鉛的來源及其形成和遷移轉化過程仍然不明確。因此,厘清氣溶膠中不同成分的來源及其遷移轉化機理,對治理和改善大氣環境十分必要。郭慶軍研究團隊利用多硫同位素、氮同位素、汞同位素和鉛同位素研究了京津冀地區不同污染條件下不同區域、不同季節、不同類型氣溶膠(TSP、PM2.5PM1.0)的來源及其形成和遷移轉化過程,?為大氣環境治理提供了科學依據,在大氣污染研究領域取得如下系列科研進展:?

      1、?利用多硫同位素揭示了灰霾天氣硫酸鹽氣溶膠的形成機理?

      利用多硫同位素示蹤了京津冀地區不同季節、不同粒徑氣溶膠硫酸鹽形成過程。研究發現,灰霾天氣(PM2.5>200 μg/m3)中硫酸鹽氣溶膠具有顯著的負Δ33S信號?(-0.236 ‰< Δ33S < ~ 0 ‰),主要歸因于H2O2和過渡金屬催化氧化SO2。該研究強調了H2O2和過渡金屬催化氧化途徑對華北地區灰霾天氣硫酸鹽形成的重要作用。?  ??

      2、?利用氮同位素定量評估了不同來源對不同粒徑硝酸鹽和銨鹽氣溶膠的貢獻?

      定性和定量分析了京津冀地區不同季節、不同粒徑氣溶膠不同形態無機氮(銨態氮和硝態氮)的主要來源、貢獻比例和遷移過程。研究表明,區域傳輸在無機氮氣溶膠污染中扮演著重要角色,化石燃料燃燒(38.2 ~ 50.6%)是無機氮氣溶膠的主要來源,其次是農業釋放(18.0 ~ 24.7%)、生物質燃燒(16.3 ~ 22.7%)和路塵/土壤(8.7 ~ 23.4%)。該研究探討了無機氮氣溶膠在大氣中的遷移轉化過程及影響因素,為大氣污染的管控和治理提供科學的理論依據。?  ??

      3、?利用汞同位素示蹤了氣溶膠中汞的來源及其遷移轉化過程?

      利用汞同位素示蹤了京津冀地區不同季節、不同粒徑氣溶膠不同形態汞的定性與定量來源、貢獻比例和遷移過程。研究發現氣溶膠汞濃度由西北向東南呈上升趨勢,且δ202Hg值為負,表明人為源的貢獻顯著。具體而言,燃燒源(工業和生物質)、塵土、大氣過程和海鹽對京津冀氣溶膠汞的貢獻分別為47.9%、14.9%、17.0%20.2%。研究顯示,源自中亞和俄羅斯的西部和西北氣團加劇了區域汞污染。其中,到達京津冀的氣團將攜帶升高的汞濃度被進一步傳輸到海洋,而夏季從海洋吹來的東南氣團則稀釋了內陸的汞污染。本研究為大氣傳輸對汞循環的影響提供了科學依據。?  ??

      4、?利用鉛同位素定量解析了氣溶膠中鉛的來源及遷移演化的機制?

      通過鉛同位素分析了京津冀地區不同季節、不同粒徑氣溶膠不同形態鉛的定性與定量來源、貢獻比例和遷移過程。研究發現,冬季燃煤對氣溶膠中鉛的相對貢獻顯著增加,而夏季自然源對氣溶膠中鉛的相對貢獻明顯升高。盡管禁止加鉛汽油已有二十多年歷史,但來自交通排放源對氣溶膠中鉛的貢獻仍不可忽視(~ 27%)。此外,本研究發現隨著外來進口鉛源(煤和石油等)的不斷增加,中國氣溶膠Δ208Pb同位素信號值越來越弱,這表明未來需要重新評估利用Δ208Pb值估算不同鉛源對氣溶膠中鉛的相對貢獻。?  ??

      上述研究在《Environmental Science & Technology》等國際主流期刊上發表,獲得了科技部重點研發、國家自然科學基金重大、杰青等項目資助。?

      發表的系列論文如下:?

      Han, X., Dong, X., Liu, C., Wei, R., Lang, Y., Strauss, H.,?Guo, Q. *,?2023. Multiple sulfur isotopic evidence for sulfate formation in haze pollution.?Environmental Science & Technology,?https://doi.org/10.1021/acs.est.3c05072, (Nature Index).?

      Qin, X., Dong, X., Tao, Z., Wei, R., Zhang, H.,?Guo, Q. *, 2023. Tracing the transboundary transport of atmospheric Particulate Bound Mercury driven by the East Asian monsoon.?Journal of Hazardous Materials, https://doi.org:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130678.?

      Tao, Z.,?Guo, Q. *, Liu, C., Wei, R., Han, X., Lang, Y., Guo, Z., Hu, J., Dong, X., Famiyeh, L., 2023. Slight transition in Chinese atmospheric Pb isotopic fingerprinting due to increasing foreign Pb.?Environmental Pollution, https://doi.org/10.1016/j.envpol.2023.121296.?

      Dong, X.,?Guo, Q. *,?Wei, R., Han, X., Tao, Z., 2022. The isotopic patterns and source apportionment of nitrate and ammonium in atmospheric aerosol.?Science of the Total Environment, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149559.?

      Tao, Z.,?Guo, Q. *, Wei, R., Dong, X., Han, X., Guo, Z., 2021. Atmospheric lead pollution in a typical megacity: evidence from lead isotopes.?Science of the Total Environment,?http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.164765.?



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