記者11日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校沈延安課題組通過對燃燒產(chǎn)生顆粒物中硫酸鹽的高精度硫同位素分析，發(fā)現(xiàn)了典型的非質(zhì)量硫同位素分餾現(xiàn)象。與現(xiàn)代霧霾硫酸鹽的硫同位素比較分析表明，煤燃燒產(chǎn)生的顆粒物是華北霧霾的主要物源之一。同時，該研究還對歐洲文物、古建筑和雕像表層黑色硫酸鹽殼的形成提出了新的解釋，對歷史遺跡保護(hù)具有重要參考意義。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于12月10日出版的國際綜合學(xué)術(shù)期刊《美國科學(xué)院院刊》上。
研究人員首先對不同地質(zhì)時代的煤進(jìn)行燃燒實驗，進(jìn)而收集粒徑小于2.5微米的顆粒物樣品，并對其中的硫酸鹽組分進(jìn)行高精度硫同位素測試。結(jié)果顯示，煤和其燃燒產(chǎn)物的硫同位素組成具有顯著差異；結(jié)合理論計算，發(fā)現(xiàn)煤燃燒產(chǎn)生了非質(zhì)量硫同位素分餾。此前的研究表明，非質(zhì)量硫同位素分餾主要出現(xiàn)在22億年之前的巖石樣品中，因此煤的燃燒代表了一種新的非質(zhì)量硫同位素分餾機(jī)制。
進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，煤燃燒產(chǎn)生的顆粒物與華北霧霾顆粒物中硫酸鹽的同位素組成非常相似。此前對華北霧霾硫酸鹽的硫同位素異常組成存在不同認(rèn)識，而煤燃燒實驗結(jié)果證明煤燃燒產(chǎn)生的顆粒物是華北霧霾的重要物源。研究還發(fā)現(xiàn)，相似硫同位素的異常組成也出現(xiàn)在歐洲文物和雕像以及古老建筑物等表面的黑色硫酸鹽殼體上。20世紀(jì)60年代以來，歐洲科學(xué)家的研究證明黑色硫酸鹽殼體的形成經(jīng)歷了復(fù)雜的物理和化學(xué)過程，其中大氣污染和火山噴發(fā)均可能起到重要作用。通過硫同位素的系統(tǒng)分析，研究人員提出煤燃燒產(chǎn)物是歐洲雕像、建筑物等歷史遺跡上硫酸鹽殼的重要物源，這一結(jié)論與當(dāng)時歐洲在工農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中大量使用煤產(chǎn)生的大氣污染歷史高度一致。
研究人員表示，這項成果為霧霾的物質(zhì)來源和形成機(jī)制等提供了新的研究思路和證據(jù)，也為大氣顆粒物污染防治政策的制定提供了新的科學(xué)依據(jù)。
（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖）
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