地球环境研究所揭示大气碘同位素在重雾霾事件形成及演化中的作用

重雾霾事件中二次颗粒物的具体形成机制和过程尚不完全清楚，以及重雾霾演化和消退机制的实测研究数据仍然有限。化石燃料燃烧是城市大气碘的重要来源，同时129I作为碘唯一的长寿命放射性核素，主要源于欧洲核燃料后处理厂释放后的长距离传输。127I和129I在大气中分别以气态、颗粒态等多种形式存在，且是典型的光敏物质，容易发生形态转化。基于此，本研究尝试借助大气127I和129I研究重雾霾事件形成和演化过程中的源和机制问题。

中国科学院地球环境研究所加速器质谱中心环境放射性课题组与中国科学院高能物理研究所等单位合作，利用碱灰化-萃取分离法，结合高灵敏度的加速器质谱和电感耦合等离子体质谱分析技术，研究了在北京2017.3-2018.12月间气溶胶样品中的碘同位素（127I和129I）。

结果显示，气溶胶中127I浓度峰值与北京重霾事件吻合较好。气态碘通过光化学反应转化为颗粒态碘氧化物，为二次颗粒物的成核和聚集提供了初级核。当北京地区盛行南风时，南部工业城市化石燃料燃烧释放的碘大量输入北京，促进了二次颗粒物的成核和扩大，引发了严重的雾霾事件。而源自欧洲核燃料后处理厂释放的129I，在北京地区盛行西风、空气质量良好时，随西风带和东亚冬季风的相互作用被输送到北京。因此最终我们通过127I和129I的组合变化模式，结合其他空气污染参数的变化特征，揭示了北京重雾霾事件形成和演化的三种典型类型，即气态碘向颗粒态碘转化导致大量二次颗粒物生成型，沙尘暴诱发型以及二次颗粒物和沙尘暴混合爆发型。本研究结果为更好的了解重雾霾事件的形成和演化机制以及大气碘同位素在这些过程中的作用提供了参考。

本工作得到中国科学院（Nos. XDB40020100, 132B61KYSB20180003），国家自然科学基金（Nos.41991252, 11875261, U1832212），黄土与第四纪地质国家重点实验室（No.SKLLQG1942）、陕西省科技厅（No.2021JQ-972）和中国科学院重点部署项目（No.ZDRW-CN-2018-1）的资助。上述成果于2022年3月发表在Chinese Chemical Letters期刊上。

Miao Fang1, Xue Zhao1,Yixuan Liu, Yang Shao, Ning Chen, Min Luo, Luyuan Zhang, Qi Liu, Lingling Ma, Diandou Xu, Xiaolin Hou∗. Occurrence, evolution and degradation of heavy haze events in Beijing traced by iodine-127 and iodine-129 in aerosols. Chinese Chemical Letters, 2022, 33(7), 3507-3515.

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.cclet.2022.02.073

转自：“中国科学院地球环境研究所”微信公众号

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