隨著我國空氣污染的治理深入，大氣細顆粒物（PM2.5）的組分正在發(fā)生著明顯變化。硝酸根（NO3-）在PM2.5中的占比越來越大，特別是在環(huán)渤海地區(qū)，已經成為冬季灰霾發(fā)生的關鍵誘導因子。因此，客觀認識NO3-的來源和形成過程，是采取有針對性措施，進一步提高我國空氣質量的關鍵。
本研究基于2014至2019年10次渤海走航觀測，發(fā)現(xiàn)研究期間PM2.5中NO3-的比例從0.08增加至0.16。 15N-NO3-范圍為？4.1‰～+20.5‰，呈逐年下降的趨勢，冬季尤為顯著。 18O-NO3-平均值為+72.6 13.5‰，蒙特卡羅計算結果表明？OH途徑對NO3-形成貢獻在冬季下降了27.4%，意味著觀測期間大氣氧化性的增強。貝葉斯混合模型的模擬結果表明燃煤排放仍然是本區(qū)域NO3-的最大貢獻源（46.6 15.9%），但已呈現(xiàn)顯著下降的趨勢。大氣氧化性的增強和微生物過程排放的增加對渤海大氣NO3-的貢獻越來越重要。
圖1. 基于貝葉斯模型結果的NO3-濃度再分配及其年際變化特征（以2014年為參考）
此外，在穩(wěn)定氮同位素技術解析大氣NO3-來源的應用中，各類氮氧化物（NOx，NO3-前體物）排放源的 15N-NOx源值是重要的基礎數(shù)據。目前關于這些排放源的 15N-NOx源值研究主要集中在國外，我國本土研究較少。非本地化的 15N-NOx源值是增大我國NO3-來源解析結果不確定性主要因素之一。為此，開展了我國機動車排放、燃煤燃燒、生物質燃燒等典型NOx排放源的實測研究，初步建立了我國本土大氣NOx排放源穩(wěn)定氮同位素特征源譜庫。結果顯示我國機動車排放 15N-NOx值為 -12.58 2.16‰，燃煤燃燒排放 15N-NOx值為+17.9‰ 3.1‰，生物質燃燒排放 15N-NOx值為+1.3‰ 4.3‰。
圖2. 我國不同燃料類型機動車排放 15N-NOx特征
圖3. 華北地區(qū)燃煤燃燒與生物質燃燒排放 15N-NOx特征
相關研究結果分別發(fā)表在Journal of Geophysical Research- atmospheres、Environmental Science & Technology，Environmental Pollution上。中國科學院煙臺海岸帶研究所海岸環(huán)境地球化學過程與模擬研究組宗政博士為第一作者，田崇國研究員為通訊作者。研究受到國家自然科學基金(Grant No. 41977190，41907198)、國家自然科學基金委-山東省聯(lián)合基金（U1906215）等項目的支持。
相關論文：
1. Zheng Zong, Chongguo Tian, Zeyu Sun, Yang Tan, Yajun Shi, Xiaohuan Liu, Jun Li, Yunting Fang, Yingjun Chen, Yuhao Ma, Huiwang Gao, Gan Zhang, Tao Wang. Long-term evolution of particulate nitrate pollution in North China: Isotopic evidence from 10 offshore cruises in the Bohai Sea from 2014 to 2019. Journal of Geophysical Research – Atmospheres 2022. (IF=4.261).
2. Zheng Zong, Xiaolan Shi, Zeyu Suna, Chongguo Tiana, Jun Li, Yunting Fang, Huiwang Gao, Gan Zhang. Nitrogen isotopic composition of NOx from residential biomass burning and coal combustion in North China. Environmental Pollution 2022, 304, 119238. (IF=8.071)
3. Zheng Zong, Zeyu Sun, Leilei Xiao, Chongguo Tian, Junwen Liu, Qinge Sha, Jun Li, Yunting Fang, Junyu Zheng, Gan Zhang, Insight into the variability of the nitrogen isotope composition of vehicular NOx in China. Environmental Science & Technology 2020, 54(22), 14246-14253. (IF=9.028)
