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稳定同位素模型解析大气氨来源的参数敏感性
摘要点击 1620  全文点击 613  投稿时间:2019-11-14  修订日期:2020-02-14
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中文关键词  氨气  同位素  源谱  稳定同位素模型(SIAR)  源解析
英文关键词  ammonia  isotope  endmember signatures  stable isotope analysis in R (SIAR)  source apportionment
作者单位E-mail
顾梦娜 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029
中国科学院大学, 北京 100049 
gumengna17@mails.ucas.ac.cn 
潘月鹏 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029
中国科学院大学, 北京 100049 
panyuepeng@mail.iap.ac.cn 
何月欣 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029  
田世丽 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029 tianshili@mail.iap.ac.cn 
王彦君 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029  
吕雪梅 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029  
倪雪 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029  
孙杰 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029  
吴电明 华东师范大学地理科学学院, 教育部地理信息科学重点实验室, 上海 200241  
方运霆 中国科学院沈阳应用生态研究所, 森林生态与管理重点实验室, 沈阳 110016  
中文摘要
      氨(NH3)是大气霾污染和过量氮沉降的关键前体物,准确厘清其来源是制定NH3减排策略的科学基础.稳定同位素模型(SIAR)在NH3溯源研究中展现出巨大潜力,其解析结果的可靠性与NH3排放源的氮同位素指纹谱(δ15N-NH3)密切相关.本研究基于2013年1月北京霾污染期间的同位素观测资料,使用SIAR评估了3个重要源谱参数(源的数量、源的δ15N-NH3特征值及其标准差)对NH3源解析的影响.结果表明,农业源的贡献率对源谱δ15N-NH3特征值的变化最敏感,其次为化石燃烧源,氨逃逸源的敏感性最低.农业源δ15N-NH3标准差的改变仅造成农业源贡献率变化约4%,但其特征值的改变却造成农业源贡献率20%的变化.相比之下,将农业源拆分为化肥挥发和畜牧养殖源后,解析结果并未显著增加农业源的总贡献,即"非农业源"仍然是2013年初北京霾污染期间NH3的重要来源.考虑到农业源的贡献率对SIAR模型参数改变的响应最为敏感,且不同类型的农业源δ15N-NH3差异较大,未来需要针对农业源δ15N-NH3的时空变化规律及影响因素开展深入研究,以此来降低同位素源解析模型的不确定性.
英文摘要
      Ammonia (NH3) is an important precursor of fine particles and nitrogen deposition. It is critical to identify and quantify the sources of NH3 before the implementation of a mitigation strategy. Stable isotope analysis in R (SIAR) has potential with regard to the source apportionment of NH3, but its reliability is closely related to the signatures (δ15N-NH3) of emission sources. Based on SIAR, we found that the agricultural contribution varied significantly with mean δ15N-NH3 values of endmember input. In contrast, both the contributions of fossil fuel and NH3 slip showed low sensitivity against the change of endmember input. Moreover, the agricultural contribution changed by about 20% due to the variations in agricultural endmember mean values. Such a change is five times that due to the variations in endmember standard deviation values. Notably, regardless of the number of input sources tested, "non-agricultural source" was the dominant source of NH3 during hazy days in January 2013 in Beijing. Since various agricultural sources showed large variations in δ15N-NH3, future studies should focus on the endmember signatures of agricultural sources to further reduce the uncertainty in SIAR-based NH3 source apportionment.

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