获奖项目简介
2025年中国分析测试科学奖二等奖:大气吸光性气溶胶在线离线耦合质谱检测方法及应用
完成单位:东南大学,南京信息工程大学,南京江北新材料科技园有限公司
完成人:盖鑫磊,汪俊峰,谭涛,张运江,李海玮,陈敏东
成果简介:大气吸光性气溶胶(包括黑碳和棕碳)显著降低大气
能见度,导致灰霾产生,同时也是重要气候增暖因子,但其化学组成及来源定量一直是大气环境领域的研究难点,限制了大气污染防治的高效实践。本项目创建了大气吸光性气溶胶在线离线耦合质谱检测方法体系,发表相关论文50余篇,申请/授权专利10余项,产生了很好的学术影响。项目成果已成功用于我国重点城市北京、上海、南京、扬州等多地观测中,成功解析了灰霾污染成因,为相应地区空气质量管控措施的制定提供了切实可行的科学依据;成果还直接用于指导南京江北新材料科技园大气污染溯源和企业管控。
创新点及科学价值:(1)建立了在线选择性检测仅含黑碳大气细
粒子的方法,可不受共存的其他非黑碳细粒子影响,精准厘清黑碳及其包覆层化学组分对其吸光性的影响规律,及与吸湿性之间的函数关系;为准确评估黑碳气溶胶的直接(吸光能力影响辐射强迫)和非直接(吸湿能力影响成云和降雨)气候效应提供了科学支撑。(2)建立了大气富勒烯黑碳簇在线检测和定量方法,发现了石化工业排放是大气富勒烯的最重要来源;相关方法有望用于其他环境介质富勒烯的分析,为富勒烯化学研究提供了一种新颖的分析工具,有助于更好地评估环境中富勒烯赋存与分布特征及其环境健康效应等;(3)率先将在线质谱用于长期气溶胶样品离线分析,大大拓展了气溶胶质谱技术在环境大气领域的应用;建立了棕碳化学组成与吸光性质之间的关联,深化了对棕碳污染特征、大气化学行为以及环境气候影响的科学认识。
社会经济效益:项目创建的质谱方法在外场实测和实验模拟中均获得了成功应用,并取得了较好的经济社会效益,主要体现在:
(1)厘清了多个重要城市大气颗粒物(尤其是黑碳)的污染水平、化学组成以及来源贡献;很好支撑了重点区域制定有针对性的减排战略和策略措施,高效降低大气颗粒物污染,为相应城市空气质量达标以及达标改善所带来的经济和健康收益做出了贡献。
(2)从化学组成和来源角度获得的黑碳吸光增强影响要素的结果,可以直接用于实践中指导大气黑碳及其包覆组分的有效减排,降低其正辐射强迫效应,有助于我国气候变化应对。
(3)成果在南京江北新区大气污染现状摸底、排放清单构建、高值污染事件精准溯源及重点企业排放管控中,发挥了十分重要的作用,为园区绿色发展做出了重要贡献。
(4)团队在成果研发和应用过程培养了数十名研究生(近6年培养4名博士生,37名硕士生)。这些高技术专业人才将持续为我国环境治理或相关行业做贡献。
应用前景:项目成果前期已经获得了良好应用,随着我国未来大气污染防治(PM2.5深度减排)和气候变化应对的战略需求,成果未来应用前景将更加广阔。