环境学院贺克斌团队研究揭示北京冬季羟甲基磺酸盐的长期变化和驱动因素
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清华新闻网7月7日电（通讯员 马涛）羟甲基磺酸盐（HMS，分子式HOCH2SO3−）是水中溶解的SO2与HCHO反应生成的有机硫化合物，在大气中广泛存在，对颗粒物污染、硫循环和硫酸盐测量具有重要影响。以往研究报道了华北地区冬季重污染期间高浓度的HMS，清洁空气行动实施以来，空气质量显著改善，但大气中HMS的长期变化和影响因素尚不清楚。近日，清华大学环境学院贺克斌教授团队在HMS观测领域取得新进展，研究揭示了清洁空气行动期间北京冬季HMS的长期变化和驱动因素。
研究团队对北京城市大气环境开展了2015-2021年的冬季长期观测研究，采用团队前期研究中建立的优化离子色谱法对PM2.5样品中的HMS浓度进行了定量分析，揭示了《大气污染防治行动计划》和《打赢蓝天保卫战三年行动计划》实施过程中北京冬季HMS的年际变化特征及其对有机气溶胶（OM）和颗粒硫的重要贡献。结合气态前体物、大气氧化剂、相对湿度、温度、气溶胶含水量（AWC）和pH值分析，识别出了影响北京冬季环境气溶胶中HMS浓度变化的关键因素。
根据大气污染治理进程，外场观测分为第一阶段（2015-2017年）和第二阶段（2018-2021年），分别对应《大气污染防治行动计划》和《打赢蓝天保卫战三年行动计划》实施阶段。第一阶段HMS浓度显著下降，与PM2.5、OM和硫酸盐（SO42–）的变化趋势一致；而第二阶段HMS浓度呈现上升趋势，与PM2.5、OM和SO42–的下降趋势形成对比（图1a）。根据PM2.5浓度，将空气质量分为清洁期（PM2.5≤75μg m–3）、轻度污染期（75<PM2.5≤150μg m–3）和重度污染期（PM2.5>150μg m–3）。在相似污染水平下，第二阶段HMS浓度的上升趋势更加明显（图1b−d）。
图1.2015-2021年北京冬季HMS、SO42–、OM和PM2.5浓度的变化
HMS对PM2.5、OM和颗粒硫的贡献在第一阶段于2016年达到峰值，在第二阶段呈上升趋势（图2a）。在相似污染水平下，HMS对PM2.5、OM和颗粒硫贡献的年际上升趋势更加明显（图2b−d）。
图2.2015-2021年北京冬季HMS对PM2.5、OM和颗粒硫贡献的变化
HMS生成与非均相化学过程有关，通过2015-2021年冬季HMS浓度与影响因素（SO2、HCHO、O3、T、RH、AWC、pH）之间的相关性分析，研究发现AWC与HMS浓度保持良好的正相关关系（图3）。年际变化方面，气态前体物持续下降，AWC与HMS浓度变化一致，是驱动2015-2021年冬季HMS浓度变化的关键因素。
图3.北京冬季HMS浓度与影响因素之间的相关性
7月4日，相关研究成果以“气溶胶含水量驱动2015至2021年北京冬季羟甲基磺酸盐的变化”（Aerosol Water Content Drives Changes in Hydroxymethanesulfonate in Beijing Winter from 2015 to 2021）为题发表于《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）。
论文共同第一作者为环境学院2025届博士毕业生徐韫致和2021届博士毕业生马涛（现为广东工业大学副教授）；共同通讯作者为环境学院副教授马涛、副研究员段凤魁和教授贺克斌。其他合作者包括清华大学环境学院教授王书肖、教授蒋靖坤、副研究员马永亮、博士后段小琳、博士生曲启鹏、科研助理朱丽丹、科研助理张芹芹，广东工业大学教授安太成，南开大学教授宋少洁、博士生王浩琪，北京大学研究员李歆，中国科学院大气物理研究所研究员唐贵谦和纪本电子工业株式会社纪本岳志（Takashi Kimoto）、黄涛。研究得到国家自然科学基金委“大气霾化学”基础科学中心项目、国家自然科学基金、国家重点研发计划、区域环境安全全国重点实验室开放课题和天津市自然科学基金的支持。
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