【科研成果】城市氨来自化石燃料燃烧排放的新证据

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农环格格有话说：

        7月14日周四  大家早安！！

一项科研成果的诞生，我们除了感叹它了不起外........

会对它的实际作用更为关心.............

由中国科学院大气物理研究所王跃思研究员领导的研究团队 研究发现，北京冬季重霾污染期间氨气90%来自化石燃料燃烧相关的排放，直接证实了化石燃料燃烧对城市区域重霾期间氨气具有极其重要贡献，打破了大气中氨主要来自于农牧业过程的传统认知。也为我国大气污染和氮沉降研究提供了科学基础。

同时研究结果在线发表在环境科学与工程领域顶级期刊 Environmental Science & Technology (ES&T，2015 Impact Factor: 5.393）...........

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背景

氨气是大气中唯一的高浓度碱性气体，可与硝酸或硫酸等酸性气体发生均相中和反应生成无机盐纳米级颗粒或更小的分子束，在气溶胶初始核化过程中扮演着极其重要的角色；同时，也是大气重霾污染过程二次颗粒物形成或增长过程中非均相化学反应的限制性气态前体物。由于氨来源复杂多变，我国及世界上大部分地区尚未对氨气提出有针对性的有效减排措施；而科学界对城市大气环境中的氨气是否来自于农牧业或是工业及机动车一直存在争议。

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科研成果

由中国科学院大气物理研究所王跃思研究员领导的研究团队近年来一直在进行大气中氨气/铵盐的溯源研究；如在北京325米高塔上的梯度观测发现，城市氨的来源在不同的污染程度下不尽相同。近期，该团队成员潘月鹏博士与中科院沈阳应用生态研究所方运霆研究员和清华大学张强教授等国内外科学家合作，发展了一种巧妙的方法，成功再现了气粒转化过程中氮同位素的分馏过程；实现了通过测定不同粒径气溶胶所含铵态氮¹⁵N的自然丰度，并结合数值模式来追溯城市大气中氨气来源的技术途径。研究发现北京冬季重霾污染期间氨气90%来自化石燃料燃烧相关的排放，直接证实了化石燃料燃烧对城市区域重霾期间氨气具有极其重要贡献，打破了大气中氨主要来自于农牧业过程的传统认知。研究结果在线发表在环境科学与工程领域顶级期刊 Environmental Science & Technology (ES&T，2015 Impact Factor: 5.393）。

该研究基于2013年初我国东部地区严重霾污染期间的大气颗粒物样品库，测量了典型污染过程中9个粒径段颗粒物铵盐的稳定性氮同位素（δ¹⁵N，相对标准N₂）。发现铵盐的δ¹⁵N随着霾污染的发展存在很大变化：清洁天/沙尘天（相对湿度~40%）铵盐的δ¹⁵N变化于-37‰到-22‰，而在霾污染天（相对湿度70-90%）铵盐的δ¹⁵N变化于-13‰ 到+6‰，差异显著。

在考虑氨气向铵盐转化过程的同位素分馏后，计算出霾污染期间初始氨气的δ¹⁵N变化于-14.5‰到-1.6‰,这一变化范围与化石燃料燃烧（机动车尾气、燃煤和电厂氨逃逸）相关排放源的氨气δ¹⁵N高度一致；经过同位素质量平衡模型计算，确定北京城区霾污染期间90%以上的氨气排放量来自上述化石燃料源。 

研究意义

该研究提供了一种通过气溶胶铵盐同位素定量解析不同氨气排放源贡献量的技术途径，改变了以往对城市氨气来源主要为农业源的传统观点，为城市霾污染过程中二次气溶胶的形成提供了新认识。目前，王跃思研究团队在全国布设了50个地面站点以及3个高塔站点，旨在明确国家尺度上氨气浓度的时空变化，并建立排放源氮同位素特征谱库，为我国大气污染和氮沉降研究提供科学基础。

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获得多个专项支持

该研究获得国家自然科学基金和中国科学院战略科技先导专项等多个专项支持。

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相关论文：Pan et al., 2016. Fossil fuel combustion-related emissions dominate atmospheric ammonia sources during severe haze episodes: Evidence from ¹⁵N-stable isotope in size-resolved aerosol ammonium. Environmental Science & Technology. DOI: 10.1021/acs.est.6b00634,

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