含碳?xì)馊苣z是大氣顆粒物中最為重要的成分,其中水溶性有機(jī)碳(WSOC)由于具有吸濕性和光學(xué)特性,對(duì)云和降水的形成、輻射平衡、氣候變化、人體健康及生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)具有非常重要的影響。水溶性有機(jī)碳的穩(wěn)定同位素技術(shù)可以用于區(qū)分其來源和大氣化學(xué)過程(老化,二次生成過程等)。具有高時(shí)間分辨率的大氣顆粒物樣品的研究可以有助于進(jìn)一步了解灰霾的生成和消除過程中水溶性有機(jī)碳發(fā)生了怎樣的變化。
南京信息工程大學(xué)“同位素大氣化學(xué)”研究團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了水溶性有機(jī)碳含量及同位素的測試方法,使其適用于微克級(jí)別碳含量樣品(>5μg C)的含量及同位素的高精度測試(好于0.17‰)。與前人報(bào)導(dǎo)過的方法相比,該方法預(yù)處理時(shí)間更短,操作更簡便,樣品可以進(jìn)行批量處理及測試,有利于大氣中水溶性有機(jī)碳
同位素測試和研究的發(fā)展。研究團(tuán)隊(duì)以我國灰霾污染較嚴(yán)重的長江三角洲地區(qū)中的大型城市南京為采樣點(diǎn),對(duì)2015年冬季嚴(yán)重灰霾過程中采集的高時(shí)間分辨率樣品(每3小時(shí)一個(gè)樣品)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):采樣期間受到老化氣溶膠的影響較大。文章對(duì)幾個(gè)灰霾事件(案例1,2,3)中的δ13C–WSOC進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)同位素值隨著后向軌跡的偏轉(zhuǎn)也在發(fā)生變化,主要原因是水溶性有機(jī)碳的來源組成發(fā)生了變化。案例1中主要受到中國北方輸送的氣團(tuán)影響,傳輸過程中光化學(xué)老化作用使樣品中δ13C–WSOC偏正。案例2過程中主要受到區(qū)域性C3植物生物質(zhì)燃燒影響,使WSOC與δ13C–WSOC變化趨勢相反。案例3中來自蒙古/內(nèi)蒙古地區(qū),挾帶沙塵的氣團(tuán)作用于采樣點(diǎn),使該案例中出現(xiàn)極少數(shù)的總碳同位素高于δ13C–WSOC的現(xiàn)象。研究結(jié)果顯示,高時(shí)間分辨率的水溶性有機(jī)碳及同位素的研究可以用于區(qū)分WSOC的不同大氣化學(xué)過程(如光化學(xué)老化等)和來源(如生物質(zhì)燃燒和揚(yáng)塵)。該研究不僅對(duì)測試方法進(jìn)行了改進(jìn),并利用該方法對(duì)實(shí)際樣品進(jìn)行了分析,解析出不同灰霾事件中的主要影響因素,為同類型的研究提供了新的思路。研究方法及研究結(jié)果將為我國灰霾類型的區(qū)分及治理提供科學(xué)依據(jù)。
來源:張雯淇 穩(wěn)定同位素生態(tài)專業(yè)委員會(huì)