硫酸盐气溶胶是大气颗粒物，特别是雾霾的重要组成部分。在雾霾事件中，绝大多数硫酸盐气溶胶是二氧化硫气体被氧化的产物，而且该反应的速率在雾霾条件下会比平时高出一个数量级，所以了解其具体化学机制对于了解雾霾的形成过程具有至关重要的作用。这一反应的氧化物可以是氢氧自由基，臭氧，过氧化氢，二氧化氮以及金属离子催化条件下的氧气。除了氢氧自由基氧化是在气相中反应外，其余氧化途径均发生在空气中的小液滴中或者是颗粒物的表面。这些液相和非均相的氧化反应的速率会强烈的受到物理因素的影响，比如颗粒物的表面性质，小液滴的pH和对二氧化硫的吸收系数等。由于这些物理因素难以准确定量，雾霾过程中二氧化硫的氧化过程依然存在着很大的争议。
南京信息工程大学章炎麟教授课题组和美国普度大学Greg Michalski课题组在近期的合作中另辟蹊径，利用传统硫同位素的方法研究这一问题。该方法的基本原理是：相同的二氧化硫被不同的氧化物氧化后，产生的硫酸盐中的硫同位素组成会略有不同，通过分析硫酸盐的硫同位素与初始时二氧化硫的硫同位素的区别，我们就可以估计各个氧化途径对于硫酸盐产生的贡献。根据这一原理，课题组们分析了2015年冬季南京一次重雾霾事件中的硫酸盐。该研究发现，在这次雾霾中，大约一半的硫酸盐是通过臭氧与过氧化氢氧化产生的，其余一半则来自于金属催化下的氧气氧化。这一结论与一部分大气化学模型的计算结果基本吻合，给大气硫酸盐化学的研究提供了一种新思路。该工作于近期以 “Stable Sulfur Isotopes Revealed a Major Role of Transition-Metal Ion-Catalyzed SO2 Oxidation in Haze Episodes”为题发表在环境研究领域重要期刊Environmental Science and Technology 上，论文第一作者为美国普度大学的博士生李蒋翰炀(Jianghanyang Li)，通讯作者为章炎麟教授。
利用硫稳定同位素示踪硫酸盐形成
论文链接：https://dx.doi.org/10.1021/acs.est.9b07150