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    劉倩等利用二維矽指紋揭示了北京地區近年PM2.5來源急劇變化的原因
    2020-05-22 | 编辑: | 【 】【打印】【關閉

      大氣細顆粒物(PM2.5)汙染嚴重影響我國國民健康和社會發展。對PM2.5的精准溯源是汙染控制和健康風險消減的前提。但是,PM2.5的來源及成因目前仍存在較大爭議,原因之一就在于現有的溯源技術手段不能滿足PM2.5精准溯源的需求。

      環境化學與生態毒理學國家重點實驗室江桂斌組近年來在PM2.5的組分甄別及汙染來源指示物方面開展了研究。在前期研究中,研究人員通過分析大量PM2.5及汙染源樣品的Si同位素組成,發現PM2.5的不同一次源具有顯著不同的Si同位素指紋特征,證明了Si同位素指紋可以作爲追溯PM2.5一次源的指示物,並進一步揭示了燃煤源是北京春冬季霧霾加重的重要原因(Environ. Sci. Technol.2018, 52, 1088-1095)。通过进一步研究,阐明了PM2.5二次生成过程中的硅稀释效应(Si-dilution effect),从而证明PM2.5的Si元素豐度可以作爲PM2.5二次源的一種惰性指示物,並通過該方法發現2013年北京地區重霧霾時二次氣溶膠貢獻可達到79.2%(Atmos. Chem. Phys.2019, 19, 2861-2870)。

      在近期研究中,研究人員將Si同位素和Si豐度結合起來,形成新穎的二維Si指紋技術,對2013年以來北京地區PM2.5的一次源和二次源的年際變化趨勢進行了持續的跟蹤。研究發現,從2013到2017年間(即”大氣汙染防治行動計劃”實施期間),PM2.5的一次源和二次源貢獻都發生了急劇變化。富集輕Si同位素的一次源(即燃煤和工業源)的貢獻顯著下降,證明了汙染控制政策對于燃煤和工業源的有效管控。同時,PM2.5的年平均Si豐度從2013年的1.2%上升到2017年的4.6%,說明二次源汙染比重顯著降低(從83%降到42%)。值得注意的是,在2015-2017年間,富集輕Si同位素的一次源(即燃煤和工業源)的貢獻占比有所輕微反彈,說明未來還需繼續加強對這些源的控制,同時需加大氣力降低富集重Si同位素的一次源的排放(如機動車尾氣)。

    图1. 二维Si指纹同时示踪PM2.5一次源和二次源示意圖

      研究結果日前在線發表于Environ. Sci. Technol.(Environ. Sci. Technol., DOI: 10.1021/acs.est.0c00984)。这一研究一方面为未来制定更为有效的污染控制政策、进一步降低北京地区PM2.5汙染水平提供了科學依據,另一方面也爲PM2.5研究與控制提供了一種有效的新工具。此外,研究也揭示了人爲汙染源在嚴格的管控政策下的變化規律,爲本地區及其他汙染地區的政策制定提供了有益參考。

      該工作得到了國家自然科學基金委“大氣細顆粒物的毒理與健康效應”重大研究計劃、中科院前沿科學重點項目、國家傑出青年基金等項目的支持。

     

    相關論文鏈接: https://doi.org/10.1021/acs.est.0c00984

            https://doi.org/10.5194/acp-19-2861-2019

             https://doi.org/10.1021/acs.est.7b06317

     

    環境化學與生態毒理學國家重點實驗室

    2020年5月22日

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