自上个世纪初以来，为满足人口增长对食物和能源的需求，大量废水废弃物、化肥施用和养殖业等造成人为氨（NH3）挥发和排放快速增加。大气氨浓度和大气铵态氮沉降升高造成空气质量下降（如二次无机气溶胶生成、雾霾事件）和许多负面的生态效应（如土壤酸化、水体富营养化、温室气体排放增加等）。降水是高效清除大气铵氮（包括气态NH3和颗粒态铵根）的物理途径。自上世纪中期以来，降水铵根离子（NH4+）的氮同位素组成（δ15-N）已经被认可为大气铵源示踪的一种重要技术。然而，大气中可供给降雨清除的气态NH3和颗粒态NH4+的δ15-N特征、以及降雨过程是否存在对不同相态前体物的差异性清除尚未得到回答，这也是大气氨源同位素解析和大气铵氮湿清除参数化的瓶颈问题之一。
在国家重点研发计划（2017YFC0210101）、国家自然科学重点基金（41730855）和优秀青年基金（41522301）等资助下，刘学炎课题组通过大气NH3、PM2.5-NH4+和TSP-NH4+的δ15-N数据整合和差异分析，并结合同位素质量平衡原理和我国城市（贵阳）降雨事件内NH4+的浓度和δ15-N变化规律，揭示了降雨过程NH3和粗、细颗粒态NH4+差异性清除的同位素定量证据，这对大气铵态氮污染来源和分布的准确分析或模拟具有重要意义。研究结果于2018年4月18号在国际期刊《Environmental Pollution》上正式发表：Xu-Dong Zheng, Xue-Yan Liu, Wei Song, Xin-Chao Sun, Cong-Qiang Liu. Nitrogen isotope variations of ammonium across rain events: Implications for different scavenging between ammonia and particulate ammonium. Environmental Pollution, 239: 392-398。
图. 降雨过程NH3和颗粒态NH4+差异性清除控制降雨NH4+的氮同位素变化
