中文摘要：

随着工业化进程的加剧，灰霾天气频繁出现。作为关键性元素，硫的大气化学行为直接影响城市灰霾气溶胶的组成，环境效应明显，但当前对其研究匮乏。本项目拟以南京地区为背景，系统研究灰霾气溶胶中硫的多元稳定同位素组成(δ32S、δ33S、δ34S与δ36S)，及其大气化学行为，明确灰霾天气下大气中硫的主要来源及其迁移转化规律。深入探讨灰霾气溶胶中硫稳定同位素的非质量分馏(MIF-S)效应，反演平流层SO2的光化学反应，洞察MIF-S效应对平流层O3入侵低空对流层的响应。通过模拟实验研究，揭示气溶胶颗粒中MIF-S效应的微观形成机制，解决光化学反应是否为MIF-S来源的唯一途径这一国际争论。研究可为阐明灰霾天气中硫的大气循环及其环境效应、丰富硫稳定同位素的分馏理论提供科学依据。

结论摘要：

随着工业化进程的加剧，灰霾天气频繁出现，作为关键性元素，硫的大气化学行为直接影响城市灰霾气溶胶的组成，环境效应明显，本项目使用MAT-253同位素质谱仪对北京大气气溶胶中多硫同位素（32S、33S、34S与36S）和氧同位素（16O与18O）组成特征进行分析。结果显示，北京大气气溶胶中δ34S变化范围为1.68‰~12.57‰，平均值为5.86‰，表明该地区主要硫源与燃煤排放相关；δ18O变化范围为-5.29‰~9.02‰，平均值为5.17‰，说明气溶胶中的硫酸盐以二次硫酸盐为主。在2008年7月和8月，大气SO2主要以酸性条件下H2O2的异相氧化为主，而在9月和10月，大气SO2同时存在酸性条件下H2O2异相氧化和过量O2下Fe3+催化氧化。北京大气气溶胶存在显著的硫同位素非质量分馏（MIF-S）效应，通过对Δ33S与CAPE相关性分析，发现其形成机制不仅与平流层SO2的光化学反应有关，还可能与热化学反应机制关联，同时，Δ33S与O3呈显著正相关，说明O3入侵低空对流层可产生明显的MIF-S效应。同时依托硫同位素研究，扩展研究了南京地区四季大气气溶胶碳稳定同位素组成，冬、春、夏、秋四季南京市区PM2.1中δ13C均值分别为-24.42‰±1.12‰、-25.19‰±1.92‰、-25.79‰±0.45‰与-25.58‰±0.65‰，郊区分别为-25.34‰±1.18‰、-25.55‰±1.50‰、-25.31‰±0.55‰与-25.38‰±0.82‰。相关性分析和潜在污染源δ13C值表明，市区气溶胶PM2.1中碳质主要源于汽油车尾气排放，郊区工业区含碳物质源于尾气及工业排放，此外，燃煤源、生物质燃烧源及地质源等对两地冬春季气溶胶中碳质有重要贡献。