人为活动来源及土壤移除对美国本土地区地表氢气浓度的影响

《Environmental Science & Technology》：Imprint of Anthropogenic Sources and Soil Removal on the Surface Concentration of H2 in the Contiguous US

本研究基于2010-2022年美国连续监测网离散大气样本中氢气干空气摩尔分数数据，运用潜在源贡献函数分析区域氢气分布特征。发现化石燃料不完全燃烧是主要人为源，但西部和东南部部分站点观测到>700 ppb的高浓度氢气，与CO浓度无关，提示存在非燃烧人为或地质源。进一步分析指出，干旱地区土壤暴露与汇效率抑制共同导致氢气亏缺程度差异。

　　

氢气（H₂）作为一种低碳燃料替代品或化石燃料的补充，正在全球范围内重新受到关注。然而，关于增加氢气使用对环境的影响仍存在很大不确定性，部分原因是我们对氢气在大气中的循环过程了解不足，包括工业活动产生的氢气排放以及氢气的土壤吸收过程（氢气最重要的汇）。本研究重点分析了美国国家海洋和大气管理局（NOAA）全球监测实验室在2010年至2022年间每隔几天在美国本土不同地点采集的环境空气样本中测得的氢气干空气摩尔分数。我们利用这一长期观测数据，通过潜在源贡献函数（PSCF）来研究氢气的区域分布。研究发现，氢气的PSCF结果表明，大气中的氢气主要来源于化石燃料的不完全燃烧。然而，在美国西部和东南部某些采样点记录到的高氢气干空气摩尔分数（>700 ppb）的空气团，并未伴随二氧化碳浓度的升高，这表明氢气可能来自非燃烧过程的人为或地质来源。而在农村或偏远地区，则记录到了氢气含量较低的空气团。对科罗拉多州东北部一座高塔观测数据的分析表明，氢气含量的差异不仅反映了土壤暴露程度的不同，还可能与干旱条件下土壤吸收功能的区域性减弱有关。