我室3名研究生获2019年度中科院冠名奖学金

近日,中国科学院大学公布了2019年度中科院各项研究生冠名奖学金评审结果,中科院广州地化所有机地球化学国家重点实验室博士研究生黄晨晨荣获“中科集团环保奖学金”、博士研究生刘银娥、顾文君荣获“中科院朱李月华优秀博士生奖学金”。

黄晨晨同学是2016年入学的硕博连读研究生,师从麦碧娴研究员,攻读专业:“环境科学”,研究课题为《典型电子垃圾区持久性有机污染物的时间分布特征研究》。该生勤奋好学、勤于思考,能够较好的完成导师分配的各项科研任务,在导师的悉心指导下,熟练掌握了多种持久性有机污染物的前处理及仪器分析方法,已初步具备独立进行科学研究的基本能力。同时,积极参加所内外各种学术会议和学术活动,在有机地球化学国家重点实验室2018年青年学术论坛、广州地化所第十一届研究生学术论坛上做口头报告并获奖,在第四届生态毒理学学术研讨会、第九届全国环境化学大会上做展板报告。部分研究成果以第一作者在《Environmental Science & Technology》、《Science of the Total Environment》发表SCI论文2篇,其他非第一作者发表SCI论文3篇。曾获得2017年获中国科学院大学“三好学生”。

刘银娥同学是2016年入学的硕博连读研究生,师从罗孝俊研究员,攻读专业:“环境科学”。该同学勤奋刻苦,认真学习理论基础知识,工作积极主动,在导师的悉心指导下,经过多年的科研培训,已熟练掌握多种环境基质和生物样品的野外采样流程及其分析方法和技术,具备了独立开展课题研究的能力。该生积极参加所内外各种学术会议和学术活动,如第九届全国环境化学大会、第六届全国生态毒理学会议,欧盟国际合作项目等。目前,已取得了一定的科研成果,建立了生物样品磷系阻燃剂的前处理方法,完成了珠三角地区及典型电子垃圾拆解区磷系阻燃剂的水生生物富集研究工作,并以第一作者在《Environment International》、《Environmental Pollution》、《Science of the Total Environment》、《Journal of Chromatography A》发表SCI论文4篇。曾获得中国科学院大学2016-2017年度“三好学生”、2018-2019年度“三好学生标兵”、2019年博士研究生国家奖学金。

顾文君同学是2017年入学的直博研究生,师从唐明金研究员,攻读专业:“环境科学”。该同学思想端正、理论基础扎实、学习成绩优良;对本专业的科研方向有较为清晰和明确的认识,积极主动参加学术活动,参与导师的科研项目,具备了一定的科研能力。在导师的指导以及同组各位成员的帮助下,部分研究成果已作为第一作者在《Atmospheric Measurement Techniques》、《RSC Advances》、《Royal Society Open Science》、《ACS Earth and Space Chemistry》、《Atmospheric Chemistry and Physics》等国际SCI期刊上发表论文5篇(其中2篇为共同第一作者)。曾获得2017年度中国科学院大学大学生奖学金、2017-2018年度“三好学生”、2018-2019年度“三好学生标兵”、2018年硕士研究生国家奖学金。

家用燃煤排放棕色碳的化学特征与吸光性

宋健中 副研究员

棕色碳(Brown Carbon,BrC)是大气气溶胶中一类在紫外-可见光波段具有较强光吸收,且其吸光特性呈现显著的波长依赖性的有机碳组分,广泛存在于气溶胶、云、雾和雨水等介质中。作为重要的大分子有机质,BrC不仅可以直接吸收和散射太阳辐射,影响地球的能量收支平衡,还可以影响颗粒的吸湿性生长,云凝结核和冰核形成,从而大气环境和气候变化。另外这类大分子有机质还会诱导产生活性氧物质,对人类健康产生很大危害。

大气BrC的来源很多,其中生物质和化石燃料燃烧被认为是最主要的一次排放源。长期以来,我国都是以煤炭资源为主要燃料的能源结构,根据中国国家统计局(2016)的数据,煤炭消耗量(4000Tg)占中国总能源的68%,其中93Tg煤用于冬季和全年做饭的家用燃料(NBSC, 2016)。家用燃煤的大范围使用导致大量的污染物排放,受到了相关专家的高度关注并开展了很多研究。然而这些工作主要集中在燃煤排放的有机碳、黑碳和多环芳烃等污染物,对燃煤排放BrC的研究则比较缺乏,对其排放特征认识不深。近期中科院广州地化所彭平安院士团队宋建中副研究员、李美菊博士选用不同成熟度燃煤(散煤和蜂窝煤),在家用煤炉进行燃烧并采集排放的颗粒物样品,对样品中不同BrC组分(水溶性有机碳(WSOC)、水溶性类腐殖质(HULISw)、碱溶性有机质(ASOC)、甲醇溶解有机质(MSOC)的含量、化学和光学特征等进行系统研究,取得了以下重要认识:

(1)家用煤的燃烧是大气棕色碳的重要排放源,其含量和吸光性特征主要受燃煤成熟度的影响,而煤的形状则影响不大。在本研究中,不同的BrC组分如WSOC、HULISw、ASOC含量均随着煤成熟度的增加显示一个“哑铃型”的变化趋势(图1)。另外,不同BrC组分的吸收光谱特性与燃煤的成熟度具有直接的相关性,例如低成熟度燃煤排放的WSOC和MSOC组分具有相对较低的吸光能力。研究还发现,不同溶解性质的BrC组分的光学性质也具有较大差异,与WSOC相比,ASOC和MSOC均具有较低的AAE值和较高的SUVA254和MAE365值,表明后者具有较低的波长依赖性和更强的芳香性和光吸收能力。

图1 不同成熟度家用煤燃烧的排放特征

(2)进一步利用傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FT-ICR MS)研究了WSOC和MSOC组分的分子特征,探讨了煤的成熟度对排放物质分子组成的影响以及有机质分子结构与吸光性的关系。研究发现,家用煤燃烧来源WSOC和MSOC均包含一系列复杂的有机大分子物质,m/z分布范围在150–600,平均分子式分别为C14-16H16-18O4.5-5.6N0.17-0.33S0.66-0.88(WSOC)和C19-21H19-21O2.3-3.9N0.15-0.25S0.05-0.23(MSOC)。显然,WSOC和MSOC组分具有不同的分子组成,WSOC含有较多的O和S,而MSOC则含有较多的C和H。根据元素组成,这些有机物可以分为CHO、CHON、CHOS和CHONS等化合物。其中WSOC含有较多的含S化合物(CHOS和CHONS)(65–87%),而MSOC组分则含有较多的CHO和CHON化合物(79–96%)。与环境样品相比,家用煤燃烧排放的水溶性有机物中含有明显多的含S化合物,表明煤燃烧排放可能是大气HULIS含硫成分的重要来源。值得注意的是,在CHOS化合物中,超过90%的CHOS化合物的O/S原子比大于4,表明了有机硫酸酯结构的大量存在。因此,我们认为家用燃煤可能是大气含硫化合物,特别是有机硫酸酯的重要来源之一。

图2 不同类型BrC分子的DBE 与碳数分布图

研究还发现有机质的分子特征受到了煤成熟度的影响。低成熟度煤燃烧产生的大分子有机质含有较低的芳香性结构和较多的含氧极性基团。另外有机质的分子特征与其吸光性表现出明显的相关性,具有较高芳香性、较低O/C比值和较低极性的有机组分具有较强的吸光性。另外从分子组成上看,CHO和CHON对吸光性的贡献较大,特别是CHON具有较高的吸光能力。

图3 BrC分子结构与吸光性的相关性分析

综合来看,本研究提供了有关家用燃煤燃烧排放的棕色碳的光学和分子特征信息,对于更好的理解家用煤燃烧排放对大气棕色碳的影响具有重要的意义。上述成果发表在国际期刊Environmental Science & Technology上,得到了国家自然科学基金委课题(41390240, 41673117, 41473104)和有机地球化学国家重点实验室自主创新课题等的资助:

[1] Song, J.* Li, M., Fan, X., Zou, C., Zhu, M., Jiang, B., Yu, Z., Jia, W., Liao, Y., Peng, P. ,Molecular Characterization of Water- and Methanol-Soluble Organic Compounds Emitted from Residential Coal Combustion Using Ultrahigh-Resolution Electrospray Ionization Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry. Environmental Science & Technology. 2019, 53, 23, 13607-13617. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b04331

[2] Li, M., Fan, X., Zhu, M., Zou, C., Song, J.*, Wei, S., Jia, W., Song, Peng, P., Abundances and light absorption properties of brown carbon emitted from residential coal combustion in China. Environmental Science & Technology 2019, 53(2): 595-603. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b05630

刘德汉研究员获2019年度有机地球化学终身成就奖

12月14—16日,由中国石油学会石油地质专业委员会、中国地质学会石油地质专业委员会和中国矿物岩石地球化学学会沉积学专业委员会联合主办,中国石油大学(北京)承办的“第十七届全国有机地球化学学术会议”在福州召开。

经过大会学术委员会评选,广州地球化学研究所刘德汉研究员荣获“有机地球化学终身成就奖”,以表彰他在我国有机岩石学和油气地球化学领域方面做出的杰出贡献。刘德汉在获奖感言中感谢国内有机地球化学领域的各位同仁对广州地化所和其本人的长期支持,并祝愿有机地球化学学科继续蓬勃发展,为我国油气勘探事业不断做出新贡献。

“有机地球化学终身成就奖”是三个学会共同设立的荣誉奖,旨在表彰为我国有机地球化学研究做出突出贡献的科学家。前五位获奖者分别为黄第藩教授(2009)、徐永昌研究员(2011)、盛国英研究员(2013)、王培荣教授(2015)和梁狄刚教授(2017),刘德汉是第六位获此殊荣的学者,也是广州地化所继盛国英后第二次获得该项荣誉。

刘德汉,1935年出生,四川资阳人,1958年毕业于北京矿业学院,广州地化所研究员,曾任有机地球化学研究室副主任。从事煤岩学、石油和天然气地质地球化学、有机岩石学和油气流体包裹体等研究,发表论文100多篇,出版专著7本,获国家科技进步奖一等奖1次。刘德汉研究员在有机岩石学与地球化学方法具有深厚积累与丰富经验,目前还坚持在实验室一线工作。

戴金星院士为刘德汉研究员颁发”有机地球化学终身成就奖”荣誉证书和纪念品

刘德汉研究员”有机地球化学终身成就奖”学术成果介绍

刘德汉研究员发表获奖感言

荣誉证书

刘德汉研究员与广州地化所参加会议的部分代表合影