基于多同位素的珠三角PM2.5中二次无机气溶胶来源解析

作者：温丽容; 林勃机; 李婷婷; 张子洋; 张正恩; 江明; 周炎; 张涛; 李军^*; 张干

来源：生态环境学报, 2023, 32(09): 1654-1662.

DOI：10.16258/j.cnki.1674-5906.2023.09.012

• 珠三角
• PM2.5
• 二次无机气溶胶
• 氮同位素
• 硫同位素
• 贝叶斯模型

二次无机气溶胶(SIA,Secondary inorganic aerosol)是PM2.5中的重要组成部分，其快速形成是导致大气能见度下降的重要原因。二次无机气溶胶主要包括硫酸根、硝酸根和铵根离子，其来源广、生成途径复杂，识别其来源存在一定的挑战。最近，基于稳定同位素(δ34S-SO42-、δ15N-NO3-、δ18O-NO3-、δ15N-NH4+)的源解析方法被应用到相应污染物的来源解析。选取珠三角鹤山大气超级站作为研究地点，开展了为期1年的大气PM2.5样品采集，在分析了70个样品的水溶性离子、痕量金属元素、有机碳、无机碳的基础上，选取其中的37个大气PM2.5样品，分析了相应的δ34S-SO42-、δ15N-NO3-和δ18O-NO3-、δ15N-NH4+同位素值，结合稳定同位素平衡和优化的贝叶斯模型进行源解析，定量了各污染源对二次无机气溶胶的影响。结果表明，PM2.5年平均质量浓度为39.8μg·m-3。PM2.5中SIA占比年均29.8%，呈现春季>冬季>夏季>秋季的季节变化规律，冬季二次污染程度较2013年明显下降；年均各SIA对颗粒质量浓度贡献顺序为硫酸根>硝酸根>铵根。δ34S-SO42-值范围为1.8‰-9.6‰，平均值为4.5‰±1.7‰。源解析结果显示采样期间燃煤、燃油、生物成因硫排放对鹤山SO42-分别贡献了41.8%、32.9%、25.3%。δ15N-NO3-范围为0.8‰-8.3‰，平均值为4.7‰±2.0‰。贝叶斯源解析结果显示，燃煤排放是鹤山NO3-最主要来源，年均贡献率达到41.6%，其余污染源年均贡献率排序为，生物质燃烧(BB)>汽油车>船舶>土壤微生物，贡献率依次为20.9%、15.6%、13.9%、8.0%。将各SIA浓度与对应的源解析结果合并，结果表明非化石源对总SIA贡献最大，为37.2%，其次为燃煤源及燃油源，分别为35.6%、27.2%。排放清单法可能低估了非化石源对SIA的贡献，在珠三角地区低估值约为10%。清洁大气时期燃油对SIA的贡献显著高于轻度污染与重度污染时期，最高可达48.4%。

• 单位
  有机地球化学国家重点实验室; 广东省环境辐射监测中心; 中国科学院广州地球化学研究所