地理资源所在大气污染研究领域取得系列科研进展

近年来，中国灰霾频发，大气污染问题受到了学界、政府和公众等广泛关注。目前，关于雾霾的来源和形成机理仍然没有得到很好的理解。硫酸盐是大气气溶胶中的重要组成部分，同时也是大气云凝结核的主要成分。硫酸盐气溶胶在环境化学和气候变化中起着重要的作用，对雾霾和酸雨形成以及人体健康的影响重大。因此，明确硫酸盐气溶胶的来源及其迁移转化机理，对治理和改善大气环境十分必要。中国科学院地理科学与资源研究所郭庆军研究员带领研究团队利用多硫同位素和氧同位素研究了北京大气硫酸盐气溶胶来源及其形成过程，为大气环境治理提供了一种研究方法和研究思路，在大气污染研究领域取得如下系列科研进展： 

研究人员探索了多硫同位素和氧同位素示踪硫酸盐气溶胶的来源和形成过程。他们利用硫、氧同位素分析了北京硫酸盐气溶胶，研究发现雾霾不同强度的变化与硫同位素变化趋势及燃煤对大气硫酸盐储库的贡献变化一致，强有力证明了燃煤是北京雾霾硫酸盐的主要来源，为防管控雾霾污染提供了证据(图1)；多硫同位素研究结果显示北京PM2.5硫酸盐具有明显的硫同位素异常(-0.664‰<Δ33S<0.480‰)，并存在显著的季节性变化(图2)，分析表明，冬季PM2.5硫酸盐中负Δ33S信号与供暖期间燃煤密切相关，因此，减少华北地区燃煤量和提高农村地区供暖系统对减少大气硫的排放非常重要；针对PM2.5中水溶性离子和硫酸盐硫、氧同位素分析结果表明，2015年阅兵减排期间北京PM2.5浓度显著降低主要归因于严格的阅兵减排措施和有利的气象条件，该数据结果为污染减排措施政策实施部门提供了强有力的证据支持，为其提供了理论参考依据。 

此外，他们分析了北京降水中水溶性离子浓度和硫酸盐硫同位素组成，研究发现大气降水和雾霾中硫酸盐硫同位素的季节性变化具有一致性，说明干湿沉降硫酸盐来源一致，为防管控酸雨和雾霾提供了信息。 

上述研究在《Environmental Science & Technology》、《Environmental Pollution》、《Scientific Reports》和《Environmental Science and Pollution Research》环境科学和环境工程的主流期刊上发表，获得了国家杰出青年科学基金项目(No. 41625006)、中德中心项目(No. GZ1055)和中以基金合作项目(No. 4151101008) 等支持和资助。

　　图1 硫同位素变化与燃煤对大气硫酸盐贡献变化及雾霾强度变化趋势

　　图2 多硫同位素研究北京PM2.5中硫酸盐来源和形成过程

发表的系列论文： 

Han, X., Guo, Q.*, Strauss, H., Liu, C., Hu, J., Guo, Z., Wei, R., Peters, M., Tian, L., Kong, J., Peters, M. 2017. Multiple Sulfur Isotope Constraints on Sources and Formation Processes of Sulfate in Beijing PM2.5 Aerosol. Environmental Science & Technology, DOI: 10.1021/acs.est.7b00280. 

Han, X., Guo, Q.*, Liu, C., Strauss, H., Yang, J., Hu, J., Wei, R., Tian, L., Kong, J., Peters, M. 2016. Effect of the Pollution Control Measures on PM2.5 during the 2015 China Victory Day Parade: Implication from Water-soluble Ions and Sulfur Isotope. Environmental Pollution 218, 230-241. 

Han, X., Guo, Q.*, Liu, C., Fu, P., Strauss, H., Yang, J., Hu, J., Wei, L., Ren, H., Peters, M., Wei, R., Tian, L. 2016. Using Stable Isotopes to Trace Sources and Formation Processes of Sulfate Aerosols from Beijing, China. Scientific Reports 6, 29958, DOI:10.1038/srep29958. 

Zhu, G., Guo, Q.*, Chen, T., Lang, Y., Peters, M., Tian, L., Zhang, H., Wang, C. 2016. Chemical and Sulfur Isotopic Composition of Precipitation in Beijing, China. Environmental Science and Pollution Research 23(6), 5507-5515.