JGR-A:14C-15N双同位素示踪农村污染物对城市灰霾的贡献

图1 广州市发生的一次灰霾生消过程中大气颗粒物组成的变化

复合污染是当前我国大气污染的主要特点,其体现,如多种污染源排放的污染物叠加,各类复杂化学反应机制的耦合,以及局地排放与区域间的相互传输等。对城市灰霾事件,一般认为化石燃料的使用(例如交通和工业排放)是造成城市灰霾的关键排放源。值得注意的是,我国城市周边地区一般具有较密集的农业活动,其释放的污染物,如畜牧业释放的氨气,和农作物残留燃烧产生的含碳有机物,在一定气象条件下,可能通过大气传输作用影响城市大气环境。由于缺乏有效的源示踪工具,在准确定量农业活动对城市灰霾影响程度上,仍面临挑战。

图2:14C同位素示踪灰霾生消过程中大气颗粒物上碳的来源动态

图3:基于15N同位素的NH3源解析(IsoSource模型结果)与来源动态

鉴于此,中国科学院广州地球化学研究所李军和张干研究员学科组,基于放射性碳同位素(14C)和氮同位素(15N)双同位素示踪和约束,研究了广州城区的一次典型灰霾生消过程(图1)中碳源(图2)和氮源(图3)的动态变化,证实农村污染物可向城市传输,诱发城市灰霾事件。结果显示,在非灰霾期,与农业活动密切相关的非化石源对大气颗粒物中有机碳、元素碳和氨的贡献仅为47%、13%和5%,而在灰霾高峰期,相应贡献值分别达71%、24%和80%。结合有机分子标志物和气象资料,他们发现,这些农业活动产生的污染物主要来自珠三角西部农村地区。该项研究提示,除了要关注城区交通和工业排放外,还必须加强控制周边农业生产的排放源,以更好地保障珠三角区域空气质量的持续改善。

该研究成果发表在学术期刊Journal of Geophysical Research-Atmospheres上,刘俊文博士是本文第一作者,李军研究员为通讯作者。项目得到了国家自然科学基金、广州市科信局重点项目和有机地球化学国家重点实验室的资助 。

Liu, J. W., P. Ding, Z. Zong, J. Li*, C. G. Tian, W. H. Chen, M. Chang, G. Salazar, C. D. Shen, Z. N. Cheng, Y. J. Chen, X. M. Wang, S. Szidat, and G. Zhang. 2018. ‘Evidence of Rural and Suburban Sources of Urban Haze Formation in China: A Case Study From the Pearl River Delta Region’, Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 123: 4712-26.(https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2017JD027952)

美国加州能源与环境研究中心(PEERS)同位素在线分析专家访问我室

2018年6月27日,美国加州能源与环境研究中心(PEERS)朱地、张焕旭、胡健博士一行访问广州地化所,就《井场在线碳同位素分析测试新技术及应用 》进行了深入探讨。天然气的碳同位素分析对于判识气源、成因、成熟度等具有重要意义,目前的同位素分析仍局限于采样实验室分析。加州能源与环境研究院团队所独立研发的色谱-光谱同位素仪,使同位素的现场连续分析成为可能。该技术已在涪陵、黔北、鄂西和东营得到应用,结合生烃动力学和同位素分馏模型独创性地提出了包括页岩气原地含气量、岩石基质渗透率、油气连通性、产能预测等多方面全新的非常规油气勘探与开发应用。本报告生动展现了该分析技术在油气钻探现场的应用潜力。

图1 PEERS专家访问有机室并进行专题交流

英国稀有气体地球化学专家访问我室

图1 英国稀有气体专家与我室科研人员进行专题交流

2018年6月20-28日,英国曼彻斯特大学Greg Holland博士及兰卡思特大学Zheng Zhou博士一行访问有机地化国家重点实验室,并就稀有气体地球化学技术及应用进行了交流。

他们二人均为国际知名的稀有气体地球化学专家,期间他们首先与我室研究人员一起进行了联合野外考察,一起赴湛江湖光岩新生代火山喷发口进行了实地考察,并一起访问中海油湛江分公司,与中海油相关研究人员一起讨论了南海深层油气示踪及CO2来源。中英一行专家还一起赴对茂名油页岩进行短期考察。6月26日,两位专家在有机室作了《Crustal fluids – a key resource for understanding basin scale fluid flow and a window into the evolution of volatiles in the Earth over geological time》以及《Noble gases in oil and gas reservoirs: Understanding origin, migration and accumulation processes》的学术报告,并就稀有气体在深层油气运移示踪中的作用进行了深入讨论。

有机地球化学国家重点实验室目前正在建设非常规与深层油气稀有气体地球化学示踪实验室,上述交流有力地促进了我室相关实验室的建设。