中国科大在北京雾霾硝酸盐形成机制研究中取得重要进展

近日，中国科大地学院谢周清教授带领的雾霾关键污染物形成的大气化学机制攻关团队取得重要进展。研究成果以“Atmospheric Δ17O(NO3−) reveals nocturnal chemistry dominates nitrate production in Beijing haze”为题发表在国际大气环境权威期刊 Atmos. Chem. Phys. 上。该研究首次通过17O同位素的非质量分馏（Δ¹⁷O）定量揭示了2014年北京APEC前后雾霾硝酸盐的形成机制。这是该团队继定量揭示北京雾霾硫酸盐形成机制（Atmos. Chem. Phys., 18, 5515-5528, 2018）后的又一重要进展。

图1  雾霾期间硝酸盐夜间形成途径的评估。（a）夜间形成途径（f_R8+ f_R9+ f_R10）的相对重要性；（b）使用MCM模型模拟的N2O5和NO3自由基的浓度。R8，R9和R10分别是指NO3+HC，N2O5+H2O和N2O5+Cl-反应。

众所周知，我国京津冀地区秋冬季面临着严重的雾霾污染，而硝酸盐是雾霾期间PM2.5的主要成分之一，了解硝酸盐在雾霾期间的形成机制对于准确预测和防控雾霾具有重要作用。城市大气中硝酸盐主要来自于NO2与OH自由基的气相反应，NO2的水解反应，NO3自由基与有机物（HC）的反应以及N2O5的非均相反应。由于不同途径的氧化剂不同，形成的硝酸盐中过量 17O的数值不同，这种差异与氧同位素的质量无关，被称为非质量分馏（ Δ17O）。比如，NO3自由基与有机物反应产生的硝酸盐 Δ17O最高，NO2与OH自由基反应产生的硝酸盐 Δ17O最低。

在2014年10月至2015年1月，研究团队在北京雁栖湖设置了大气化学观测和悬浮颗粒物采样点，分析了观测期间的5次雾霾事件中硝酸盐同位素。化学动力学计算表明，O3主导了雾霾期间的NO氧化。基于 Δ17O约束的计算表明，在雾霾期间硝酸盐的产生途径中，夜间反应（NO3+HC，N2O5+H2O和N2O5+Cl-）起主导作用，平均贡献为56%至97%。审稿专家认为“该研究为研究北京雾霾期间硝酸盐的来源提供了新的见解。”，为控制雾霾硝酸盐的形成提供了新的思路，并为大气污染的模型预测提供了新的约束条件。

论文第一作者为谢周清课题组已毕业博士生贺鹏真。该研究工作得到了总理基金、科技部、国家自然基金委、中国科学院等资助。

论文连接：

https://www.atmos-chem-phys.net/18/14465/2018/

来源：极地环境与全球变化安徽省重点实验室

地球和空间科学学院

推荐阅读