大气颗粒物中210Pb和210Po的源解析及其对大气颗粒物滞留时间的示踪
批准号:
42107251
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
杜娟
依托单位:
学科分类:
环境地球化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
杜娟
中文摘要
大气颗粒物污染是我国当前面临的重要环境问题之一,对大气颗粒物污染的深入研究,离不开对大气颗粒物滞留时间的准确估算。颗粒活性放射性核素210Pb和210Po是研究大气颗粒物滞留时间的良好示踪剂,但因大气中存在除母体222Rn衰变以外的其他来源的贡献,如表层土壤微小颗粒再悬浮、化石燃料的燃烧等,导致基于210Po/210Pb活度比计算得到的大气颗粒物滞留时间明显偏高。本项目选择粤港澳大湾区城市东莞市作为研究区域,拟利用放射性同位素(210Pb和210Po)和稳定同位素(Pb和Sr同位素)复合示踪技术对东莞市大气颗粒物中的210Pb和210Po进行定量源解析,并基于校正后的210Po/210Pb活度比对东莞市大气颗粒物滞留时间进行准确的估算。项目的实施将加深对大气颗粒物污染及其在大气中滞留产生的累积效应影响的理解,为有关部门制定防治大气颗粒物污染的措施提供科学依据。
英文摘要
Atmospheric aerosols pollution is one of the most important environmental problems in China, and the deep understanding of atmospheric aerosol pollution requires the accurate estimation of the residence time of atmospheric aerosols (RTAA). Particle-reactive radionuclides 210Pb and 210Po are served as ideal natural tracers to study the RTAA, however, there are extra sources for 210Pb and 210Po other than the natural decay from their parent 222Rn in the atmosphere, such as the resuspension of fine particles from surface soil, the burning of fossil fuels, etc., leading to the overestimation of the RTAA by using 210Po/210Pb activity ratios. In the present proposal, one of the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area cities-Dongguan is chosen as the case study area. Multi-tracing technique by radionuclides (210Pb and 210Po) and stable nuclides (Pb and Sr isotopes) is used for quantitative source apportionment of 210Pb and 210Po in the atmosphere, then the accurate RTAA in Dongguan can be estimated based on the corrected 210Po/210Pb activity ratios. The results of this proposal are expected to be helpful in understanding the atmospheric aerosol pollution and its cumulative effects in the atmosphere, and providing the scientific basis for the concerned government departments to formulate measures to prevent atmospheric aerosol pollution.
大气颗粒物污染是我国当前面临的重要环境问题之一,对大气颗粒物污染的深入研究,离不开对大气颗粒物滞留时间的准确估算。颗粒活性放射性核素210Pb和210Po是研究大气颗粒物滞留时间的良好示踪剂,但因大气中存在除母体222Rn衰变以外的其他来源的贡献,如表层土壤微小颗粒再悬浮、化石燃料的燃烧等,导致基于210Po/210Pb活度比计算得到的大气颗粒物滞留时间明显偏高。本项目通过收集路面扬尘、汽车尾气尘以及表层土壤样品,测定其中的210Po和 210Pb的活度浓度,并通过室内模拟实验收集了燃煤尘样品测定其中的210Po和210Pb。通过对大气颗粒物样品及上述样品中210Pb活度浓度、210Po活度浓度以及210Po/210Pb活度比的分析,对大气颗粒物中210Pb和210Po进行了初步的源解析,结合HYSPLIT模型对源解析做了粗验证。进一步结合稳定铅同位素及比值建立了端元混合模型,求解了各源的贡献率,其中汽车尾气贡献了40.5%,燃煤尘贡献了18.7%,路面扬尘(包括土壤)贡献了40.8%。对210Po/210Pb活度比进行大气颗粒物滞留时间估算的公式进行了修正,得到大气颗粒物的平均滞留时间为23±9 d,比直接应用气溶胶中210Po/210Pb活度比计算得到得滞留时间短15天,可见由于大气中核素额外源(主要人为源)的影响,改变了大气中210Po/210Pb活度比,影响了其对大气颗粒物滞留时间的准确示踪。同时对东海近岸和北部湾近岸的核素活度及沉降特征开展了一定的研究,为更全面系统地分析大气颗粒物中210Pb和210Po的影响因素提供了科学依据。
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