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大气垂直观测和模式研究证明燃烧源氨排放对北京灰霾有重要贡献

2024-11-22

综合使用外场观测和大气化学模式等方法,基于气象观测塔探究了冬季北京大气边界层不同高度PM2.5中铵盐的来源和垂直变化特征,发现燃烧源氨排放对北京冬季灰霾污染有重要贡献。成果以“Dominant contribution of combustion-related ammonium during haze pollution in Beijing”为题,作为Research article发表于《Science Bulletin》

铵盐是PM2.5的重要组分,大气铵盐主要来自氨的二次反应,对空气污染、辐射强迫和人类健康等都有重要影响,铵盐的来源解析有助于通过减排进一步改善空气质量。此前的研究主要关注近地面气溶胶,对边界层中大气铵盐垂直变化特征的认识,有助于深入理解氨的来源和传输规律,提升大气模式模拟的准确性。本研究依托中科院大气物理研究所325米高的气象铁塔,在完善氨氮同位素源谱数据的基础上,综合使用外场观测和大气化学模式探究了冬季北京大气边界层不同高度(8米、120米和260米)PM2.5中铵盐的氨排放源和传输过程。结果表明,与夏季相比,冬季的垂直变化特征更为复杂,但总体是铵盐浓度随高度而增加,说明本地排放和区域传输对铵盐都有重要贡献,而本地排放对近地面的贡献更多。综合稳定氮同位素分析和大气化学模式模拟结果表明,交通、人类生活废弃物等排放的氨对近地面气溶胶铵盐的贡献要大于高空,而农业源、生物质燃烧利用对高空气溶胶铵盐的贡献更大。与燃烧相关的氨排放,包括化石燃料源、氨逃逸和生物质燃烧等,对冬季严重灰霾污染期间大气铵盐的贡献达60%,超过了包括农业源在内的挥发性氨排放。

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