清華新聞網(wǎng)7月7日電（通訊員 馬濤）羥甲基磺酸鹽（HMS，分子式HOCH2SO3?）是水中溶解的SO2與HCHO反應(yīng)生成的有機(jī)硫化合物，在大氣中廣泛存在，對(duì)顆粒物污染、硫循環(huán)和硫酸鹽測(cè)量具有重要影響。以往研究報(bào)道了華北地區(qū)冬季重污染期間高濃度的HMS，清潔空氣行動(dòng)實(shí)施以來(lái)，空氣質(zhì)量顯著改善，但大氣中HMS的長(zhǎng)期變化和影響因素尚不清楚。近日，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院賀克斌教授團(tuán)隊(duì)在HMS觀(guān)測(cè)領(lǐng)域取得新進(jìn)展，研究揭示了清潔空氣行動(dòng)期間北京冬季HMS的長(zhǎng)期變化和驅(qū)動(dòng)因素。
研究團(tuán)隊(duì)對(duì)北京城市大氣環(huán)境開(kāi)展了2015-2021年的冬季長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)研究，采用團(tuán)隊(duì)前期研究中建立的優(yōu)化離子色譜法對(duì)PM2.5樣品中的HMS濃度進(jìn)行了定量分析，揭示了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》和《打贏(yíng)藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》實(shí)施過(guò)程中北京冬季HMS的年際變化特征及其對(duì)有機(jī)氣溶膠（OM）和顆粒硫的重要貢獻(xiàn)。結(jié)合氣態(tài)前體物、大氣氧化劑、相對(duì)濕度、溫度、氣溶膠含水量（AWC）和pH值分析，識(shí)別出了影響北京冬季環(huán)境氣溶膠中HMS濃度變化的關(guān)鍵因素。
根據(jù)大氣污染治理進(jìn)程，外場(chǎng)觀(guān)測(cè)分為第一階段（2015-2017年）和第二階段（2018-2021年），分別對(duì)應(yīng)《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》和《打贏(yíng)藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》實(shí)施階段。第一階段HMS濃度顯著下降，與PM2.5、OM和硫酸鹽（SO42–）的變化趨勢(shì)一致；而第二階段HMS濃度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，與PM2.5、OM和SO42–的下降趨勢(shì)形成對(duì)比（圖1a）。根據(jù)PM2.5濃度，將空氣質(zhì)量分為清潔期（PM2.5≤75μg m–3）、輕度污染期（75<PM2.5≤150μg m–3）和重度污染期（PM2.5>150μg m–3）。在相似污染水平下，第二階段HMS濃度的上升趨勢(shì)更加明顯（圖1b?d）。
圖1.2015-2021年北京冬季HMS、SO42–、OM和PM2.5濃度的變化
HMS對(duì)PM2.5、OM和顆粒硫的貢獻(xiàn)在第一階段于2016年達(dá)到峰值，在第二階段呈上升趨勢(shì)（圖2a）。在相似污染水平下，HMS對(duì)PM2.5、OM和顆粒硫貢獻(xiàn)的年際上升趨勢(shì)更加明顯（圖2b?d）。
圖2.2015-2021年北京冬季HMS對(duì)PM2.5、OM和顆粒硫貢獻(xiàn)的變化
HMS生成與非均相化學(xué)過(guò)程有關(guān)，通過(guò)2015-2021年冬季HMS濃度與影響因素（SO2、HCHO、O3、T、RH、AWC、pH）之間的相關(guān)性分析，研究發(fā)現(xiàn)AWC與HMS濃度保持良好的正相關(guān)關(guān)系（圖3）。年際變化方面，氣態(tài)前體物持續(xù)下降，AWC與HMS濃度變化一致，是驅(qū)動(dòng)2015-2021年冬季HMS濃度變化的關(guān)鍵因素。
圖3.北京冬季HMS濃度與影響因素之間的相關(guān)性
7月4日，相關(guān)研究成果以“氣溶膠含水量驅(qū)動(dòng)2015至2021年北京冬季羥甲基磺酸鹽的變化”（Aerosol Water Content Drives Changes in Hydroxymethanesulfonate in Beijing Winter from 2015 to 2021）為題發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（Environmental Science & Technology）。
論文共同第一作者為環(huán)境學(xué)院2025屆博士畢業(yè)生徐韞致和2021屆博士畢業(yè)生馬濤（現(xiàn)為廣東工業(yè)大學(xué)副教授）；共同通訊作者為環(huán)境學(xué)院副教授馬濤、副研究員段鳳魁和教授賀克斌。其他合作者包括清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王書(shū)肖、教授蔣靖坤、副研究員馬永亮、博士后段小琳、博士生曲啟鵬、科研助理朱麗丹、科研助理張芹芹，廣東工業(yè)大學(xué)教授安太成，南開(kāi)大學(xué)教授宋少潔、博士生王浩琪，北京大學(xué)研究員李歆，中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所研究員唐貴謙和紀(jì)本電子工業(yè)株式會(huì)社紀(jì)本岳志（Takashi Kimoto）、黃濤。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委“大氣霾化學(xué)”基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、區(qū)域環(huán)境安全全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題和天津市自然科學(xué)基金的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1021/acs.est.5c01170
供稿：環(huán)境學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
