含碳气溶胶是大气颗粒物中最为重要的成分，其中水溶性有机碳（WSOC）由于具有吸湿性和光学特性，对云和降水的形成、辐射平衡、气候变化、人体健康及生态系统碳循环具有非常重要的影响。水溶性有机碳的稳定同位素技术可以用于区分其来源和大气化学过程（老化，二次生成过程等）。具有高时间分辨率的大气颗粒物样品的研究可以有助于进一步了解灰霾的生成和消除过程中水溶性有机碳发生了怎样的变化。
南京信息工程大学“同位素大气化学”研究团队改进了水溶性有机碳含量及同位素的测试方法，使其适用于微克级别碳含量样品（>5μg C）的含量及同位素的高精度测试(好于0.17‰)。与前人报导过的方法相比，该方法预处理时间更短，操作更简便，样品可以进行批量处理及测试，有利于大气中水溶性有机碳同位素测试和研究的发展。研究团队以我国灰霾污染较严重的长江三角洲地区中的大型城市南京为采样点，对2015年冬季严重灰霾过程中采集的高时间分辨率样品（每3小时一个样品）进行分析发现：采样期间受到老化气溶胶的影响较大。文章对几个灰霾事件（案例1,2,3）中的δ13C–WSOC进行分析，发现同位素值随着后向轨迹的偏转也在发生变化，主要原因是水溶性有机碳的来源组成发生了变化。案例1中主要受到中国北方输送的气团影响，传输过程中光化学老化作用使样品中δ13C–WSOC偏正。案例2过程中主要受到区域性Ｃ3植物生物质燃烧影响，使WSOC与δ13C–WSOC变化趋势相反。案例3中来自蒙古／内蒙古地区，挟带沙尘的气团作用于采样点，使该案例中出现极少数的总碳同位素高于δ13C–WSOC的现象。研究结果显示，高时间分辨率的水溶性有机碳及同位素的研究可以用于区分WSOC的不同大气化学过程（如光化学老化等）和来源（如生物质燃烧和扬尘）。该研究不仅对测试方法进行了改进，并利用该方法对实际样品进行了分析，解析出不同灰霾事件中的主要影响因素，为同类型的研究提供了新的思路。研究方法及研究结果将为我国灰霾类型的区分及治理提供科学依据。
该成果以“High time-resolved measurement of stable carbon isotope composition in water-soluble organic aerosols: method optimization and a case study during winter haze in East China” 为题于2019年9月发表在大气化学领域重要期刊《Atmospheric Chemistry and Physics》。团队博士研究生张雯淇为该文章第一作者，章炎麟教授是该文章通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（项目号：91644103等）、国家重点研发计划（项目号：2017YFC0212704）和江苏省杰出青年基金（项目号：BK20180040）的支持。
链接：https://www.atmos-chem-phys.net/19/11071/2019/
（供稿：张雯淇）