環境學院賀克斌團隊研究揭示北京冬季羥甲基磺酸鹽的長期變化和驅動因素
清華新聞網7月7日電（通訊員 馬濤）羥甲基磺酸鹽（HMS，分子式HOCH2SO3?）是水中溶解的SO2與HCHO反應生成的有機硫化合物，在大氣中廣泛存在，對顆粒物污染、硫循環和硫酸鹽測量具有重要影響。以往研究報道了華北地區冬季重污染期間高濃度的HMS，清潔空氣行動實施以來，空氣質量顯著改善，但大氣中HMS的長期變化和影響因素尚不清楚。近日，清華大學環境學院賀克斌教授團隊在HMS觀測領域取得新進展，研究揭示了清潔空氣行動期間北京冬季HMS的長期變化和驅動因素。
研究團隊對北京城市大氣環境開展了2015-2021年的冬季長期觀測研究，采用團隊前期研究中建立的優化離子色譜法對PM2.5樣品中的HMS濃度進行了定量分析，揭示了《大氣污染防治行動計劃》和《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》實施過程中北京冬季HMS的年際變化特征及其對有機氣溶膠（OM）和顆粒硫的重要貢獻。結合氣態前體物、大氣氧化劑、相對濕度、溫度、氣溶膠含水量（AWC）和pH值分析，識別出了影響北京冬季環境氣溶膠中HMS濃度變化的關鍵因素。
根據大氣污染治理進程，外場觀測分為第一階段（2015-2017年）和第二階段（2018-2021年），分別對應《大氣污染防治行動計劃》和《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》實施階段。第一階段HMS濃度顯著下降，與PM2.5、OM和硫酸鹽（SO42–）的變化趨勢一致；而第二階段HMS濃度呈現上升趨勢，與PM2.5、OM和SO42–的下降趨勢形成對比（圖1a）。根據PM2.5濃度，將空氣質量分為清潔期（PM2.5≤75μg m–3）、輕度污染期（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，第二階段HMS濃度的上升趨勢更加明顯（圖1b?d）。
圖1.2015-2021年北京冬季HMS、SO42–、OM和PM2.5濃度的變化
HMS對PM2.5、OM和顆粒硫的貢獻在第一階段于2016年達到峰值，在第二階段呈上升趨勢（圖2a）。在相似污染水平下，HMS對PM2.5、OM和顆粒硫貢獻的年際上升趨勢更加明顯（圖2b?d）。
圖2.2015-2021年北京冬季HMS對PM2.5、OM和顆粒硫貢獻的變化
HMS生成與非均相化學過程有關，通過2015-2021年冬季HMS濃度與影響因素（SO2、HCHO、O3、T、RH、AWC、pH）之間的相關性分析，研究發現AWC與HMS濃度保持良好的正相關關系（圖3）。年際變化方面，氣態前體物持續下降，AWC與HMS濃度變化一致，是驅動2015-2021年冬季HMS濃度變化的關鍵因素。
圖3.北京冬季HMS濃度與影響因素之間的相關性
7月4日，相關研究成果以“氣溶膠含水量驅動2015至2021年北京冬季羥甲基磺酸鹽的變化”（Aerosol Water Content Drives Changes in Hydroxymethanesulfonate in Beijing Winter from 2015 to 2021）為題發表于《環境科學與技術》（Environmental Science & Technology）。
論文共同第一作者為環境學院2025屆博士畢業生徐韞致和2021屆博士畢業生馬濤（現為廣東工業大學副教授）；共同通訊作者為環境學院副教授馬濤、副研究員段鳳魁和教授賀克斌。其他合作者包括清華大學環境學院教授王書肖、教授蔣靖坤、副研究員馬永亮、博士后段小琳、博士生曲啟鵬、科研助理朱麗丹、科研助理張芹芹，廣東工業大學教授安太成，南開大學教授宋少潔、博士生王浩琪，北京大學研究員李歆，中國科學院大氣物理研究所研究員唐貴謙和紀本電子工業株式會社紀本岳志（Takashi Kimoto）、黃濤。研究得到國家自然科學基金委“大氣霾化學”基礎科學中心項目、國家自然科學基金、國家重點研發計劃、區域環境安全全國重點實驗室開放課題和天津市自然科學基金的支持。
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