研究发现氨气分子扩散存在同位素分馏效应

过去几十年,基于扩散吸附原理的被动采样器被广泛用于大气氨浓度测量。由于造价低廉、操作简单等优点,被动采样器已成为全球大气氨观测 络的标配。近年来,被动采样器开始用于氨同位素溯源研究。然而,被动采样器表征大气氨同位素的可靠性一直悬而未决。

中国科学院大气物理研究所研究员潘月鹏与国内外科学家合作,对欧洲、美国和中国广泛使用的被动采样器(ALPHA、Analyst和Radiello,图1)开展了适用性评估。结果显示,这3种被动采样器得到的氨同位素组成具有一致性,但它们都显著低于扩散管主动采样系统(DELTA,参比标准),且差异稳定在15.4±3.5‰(图2)。这一差异虽然超出了预期,却意外地刻画了氨气同位素分子扩散引起的氮同位素分馏效应。

该研究成果近期在线发表于大气科学领域期刊Atmospheric Research。论 合作单位包括中科院沈阳应用生态研究所、华东师范大学、美国布朗大学、南京信息工程大学、中国农业大学和辽宁省稳定同位素技术重点实验室。此项研究受到国家重点研发计划(2017YFC0210100和2017YFC0212703)、大气重污染成因与治理攻关总理基金(DQGG0208)和国家自然科学基金(41405144和41775154)项目资助。

图1:大气氨被动采样和主动采样外场对比实验(2018年8月北京)

图2:被动采样(左)和主动采样(右)大气氨同位素测量结果及差异形成的原因(同位素分子不同的流动性造成了氨在空气中扩散过程的同位素分馏效应)

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