氮氧同位素同步观测系统助力硝酸盐气溶胶形成机制研究

科研人员通过分析南昌市PM2.5中硝酸盐的化学组成和同位素组成，了解其季节性变化规律和形成机制，2017年9月至2018年8月在南昌市东华理工大学校园内进行样品采集，使用高流量空气采样器收集PM2.5样品，分析水溶性离子（如NO₃-、SO₄²⁻、Cl⁻、NH₄⁺等）和稳定同位素组成（δ¹⁵N-NO₃-和δ¹⁸O-NO₃-），使用贝叶斯同位素混合模型评估不同HNO₃形成途径对PM2.5中硝酸盐的贡献。

研究结果表明：（1）NO₃⁻浓度呈现明显季节性变化，冬季最高，夏季最低，δ¹⁵N-NO₃⁻值表明NO₃⁻来源具有季节性差异：冬季较高，主要受北方燃煤传输影响；夏季较低，可能与南方源和土壤排放有关；（2）硝酸盐形成途径存在季节差异：夏季以NO₂ + OH途径为主，贡献约59 ± 5%，冬季以N₂O₅ + H₂O和其他途径为主，后者贡献显著升高（最高达66%）；（3）冬季气团多来自中国西北燃煤区，夏季则来自东南方向，硝酸盐在霾污染事件中起重要作用，尤其是在铵盐充足的条件下。

上述研究中的同位素分析使用反硝化细菌法将NO₃⁻转化为N₂O，再通过多用途在线气体制备装置（GasBench-II）与同位素比值质谱仪（IRMS）联用测定δ¹⁵N-NO₃⁻和δ¹⁸O-NO₃⁻，此外硝酸盐形成路径涉及NO、NO2、NH3等含氮气体，由澳作公司代理的氮氧同位素同步观测系统符合研究需求，推荐配置为单激光N2O同位素分析仪搭配双激光含氮气体（激光1：NO2、NH3、H2O，激光2：NO或激光1：HNO3，激光2：NH3、CO2、O3）同步测量系统。

该产品的技术优势如下所示：

Ø 时间分辨率高：较传统的质谱仪（IRMS）测量，该产品可以实现10Hz高频连续测量，实现同位素溯源，为过程机理等研究提供关键数据。

Ø N2O同位素与含氮气体测量：两台设备实现N2O同位素与含氮气体测量，既可以测量NO3-形成过程中重要反应物及产物，又可以测量NO3-还原产物N2O，从而实现NO3-气溶胶反应物+生成物的全流程监测。