相關(guān)研究成果8月6日在線發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊《美國科學(xué)院院刊》上。

 

      近年來，由于人類、工業(yè)和自然活動的影響，大氣污染和持續(xù)的霧霾天氣嚴(yán)重影響了經(jīng)濟發(fā)展和人類健康，因此研究霧霾的來源和形成機制具有重要的理論和現(xiàn)實意義。霧霾主要由硫酸鹽、硝酸鹽、有機碳和黑碳等組成，因此對硫酸鹽的穩(wěn)定硫同位素進(jìn)行高精度的測定并探索其非質(zhì)量分餾信號成因，對正確認(rèn)識霧霾的來源和形成機制具有指導(dǎo)意義。

 

      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(xué)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(地表以上12公里-50公里范圍)的光化學(xué)反應(yīng)，而36S的異常組成主要是來源于化石燃料或生物質(zhì)的燃燒過程，這與人們以前認(rèn)為煤的燃燒是主要原因是不一致的。

 

      研究人員通過系統(tǒng)地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。分析結(jié)果顯示，二次硫酸鹽形成過程中硫循環(huán)經(jīng)歷了在平流層的光化學(xué)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)燃燒示蹤物呈現(xiàn)強相關(guān)性。

 

      研究結(jié)果還表明，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。

 

      沈延安說，該研究為霧霾的物質(zhì)來源、傳輸途徑和形成機制提供了新的研究思路和有力證據(jù)，對制定霧霾治理政策和措施具有指導(dǎo)意義。同時，不同硫同位素異常的不同成因，對探討早期生命演化和地球早期25億年之前大氣的組成也具有重要啟示。