中核集团用核技术采集“幽灵的指纹”

近日，中核集团中国原子能科学研究院核物理研究所中子活化分析团队在大气颗粒物研究方面取得重要进展。研究结果表明，北京市大气污染经过多年有效治理，大气颗粒物及组分浓度逐年下降;在人为污染排放和当地气象因素的共同作用下，呈现出秋冬季浓度高、春夏季浓度低的典型季月浓度分布特征;同时，黑碳气溶胶组分污染来源已得到初步识别，为北京大气污染防治提供重要参考科学依据。该研究结果发表于国际期刊《大气污染研究》(Atmospheric Pollution Research)。

工作人员显微镜下观察大气采样膜PM2.5的形态

抓住那只黑色幽灵

黑碳又称大气污染的“黑色幽灵”，是PM2.5和烟尘的主要成分，也是全球气候变暖的主要“元凶”之一。近日，原子能院研究团队采用核分析技术追踪大气中的黑碳，通过采样分析和数据研究探寻它的主要产生来源，为治理黑碳从而防治大气污染提供科学参考依据。

2013到2019年，大气细颗粒物黒碳气溶胶组分浓度变化

他们对北京新镇地区开展了长达7年大气颗粒物浓度监测，运用单波段和多波段光吸收黑碳仪来测量黑碳气溶胶浓度，结合中子活化分析、质子荧光分析等核分析技术，最终确定了污染来源。研究结果表明，2013年-2019年，该地区黑碳气溶胶浓度秋冬高、春夏低，整体呈逐年下降趋势。在大多数月份中，化石燃料和交通排放是黑碳的主要来源。

近年来，不少专家呼吁控制黑碳可望获得更大的环境健康效益。而且，由于黑碳在大气中留存时间短，严格控制可能会起到立竿见影的效果。这次，原子能院物理研究所的采样分析和数据研究，就是为治理黑碳提供科学依据。

用核技术采集“幽灵的指纹”

大气颗粒物中含有碳、氧、氮、金属等元素，这些特征元素含量及其同位素丰度，是进行大气污染溯源的重要指标。原子能院科研团队凭借核分析技术，能够高准度分析和采集大气污染源中元素和同位素的“指纹”，为污染精细化源解析提供技术支撑。

央视《解密中核》节目报道原子能院大气污染研究

这项研究源于原子能院参加的国际原子能机构亚太区域合作项目“核分析用于大气污染研究”。此前，项目对北京地区PM2.5/PM10源解析、雾霾形成机制、生物监测器、沙尘暴、人工降雨、森林火灾等进行了研究。近年来，原子能院在大气污染源解析、灰霾成因与控制技术等国家重点研发项目中承担着核分析相关的仪器开发和指纹元素/同位素检测工作。

核分析技术是利用中子、光子、离子、正电子与物质的原子或原子核的相互作用，采用核物理实验技术，研究物质成分和结构的技术方法，它是核科学技术的重要领域，包括活化分析、离子束分析、核效应分析等技术方法。在元素、同位素分析，尤其是在微量、痕量分析领域具有十分重要的地位。

中子活化分析技术具有高灵敏度、高准确度、非破坏性、多元素同时分析等优点，可广泛应用于环境、地质、科技考古等领域。该项研究时间较长且规律性强，能够准确反映多年来北京大气颗粒物和黑碳气溶胶的浓度分布规律和特点，验证了《北京市大气污染防治条例》等各项政策的有效性。未来，原子能院项目团队将进一步研究多种核分析技术对颗粒物同位素及元素的精确测定，满足大气颗粒物等污染物监测及精细化源解析的要求，积极推动该技术在环境与大气污染源解析领域的研究和应用。