关中平原站运用双碳同位素揭示冬季雾霾期间 我国北方典型城市碳气溶胶的来源特征

    随着我国空气治理政策的实施，全国绝大部分地区空气质量都得到了明显改善，但北方重点污染区域在冬季仍然存在严重的大气污染情况。因此，对冬季雾霾事件中碳气溶胶的来源特征，尤其是二次有机碳气溶胶的来源特征需要重点关注。

　　为此，牛振川研究员团队以北京市和西安市作为京津冀地区和汾渭平原的典型代表，分析了两个城市2019年1月一次涉及京津冀和汾渭平原的大规模雾霾事件中碳气溶胶的来源特征。研究通过分析雾霾事件和临近的非雾霾时期PM2.5样品中的元素碳（EC）、有机碳（OC）、左旋葡聚糖（Lev）、稳定碳同位素（13C）和放射性碳同位素（14C），并结合拉丁超立方体抽样技术研究了源解析结果的不确定性。

　　源解析结果显示（图1）：（一）雾霾期北京市一次机动车排放（17.8±3.7%）对总碳（TC）的贡献率高于一次燃煤排放（7.3±4.2%），且其贡献率与非雾霾期相比呈显著增加趋势（7.1%）。在西安市雾霾期间，一次机动车排放的贡献率（4.1±2.8%）与一次燃煤排放的贡献率（4.3±3.3%）接近。（二）一次生物质燃烧对TC的贡献率在北京市雾霾期间为21.1±10.5%，在西安市雾霾期间为40.9±6.6%（与非雾霾期相比增加了3.3%）。（三）雾霾期间，两地的二次有机碳（SOC）对TC的贡献均有明显增加（北京市：13%；西安市：3.7%）。（四）与非雾霾期间相比，北京市雾霾期间二次化石燃料源（SOCff）对SOC的贡献增加了29.2%，西安市增加了18.4%，这表明二次化石燃料源贡献的增加是导致我国北方典型区域冬季碳气溶胶污染的重要原因之一。将来在我国不同城市，需要针对性地加强空气污染的具体管控措施，例如在北京重点控制机动车排放，在西安市及其周边管控冬季煤炭和生物质燃料的使用。

　　相关成果已发表在环境科学领域的国际知名期刊Journal of Environmental Management上，中国科学院地球环境研究所赵卉伊褶博士为第一作者，牛振川研究员为通讯作者。研究得到中国科学院先导专项（XDA23010302），国家自然科学基金（42173082, 42330114）和陕西省自然科学基础研究计划（2019JCW-20）的共同资助。

　　Huiyizhe Zhao, Zhenchuan Niu*, Weijian Zhou, Sen Wang, Xue Feng, Shugang Wu, Xuefeng Lu, Hua Du. Comparing sources of carbonaceous aerosols during haze and nonhaze periods in two northern Chinese cities. Journal of Environmental Management, 2023, 346, 119024

        https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.119024

　　图1 2019年1月北京市和西安市采样点雾霾事件和非雾霾期间不同来源碳组分的浓度（ μgC/m3）和对总碳的贡献率（%）。灰色和粉色框分别代表了非化石源和二次源的贡献范围。