波佐利地区大气二氧化碳同位素特征与来源识别研究

《Scientific Reports》：Tracking spatial variations of CO2 isotopologues, NH3 and H2O in urban air: a case study from the Campi Flegrei Caldera

　　

摘要

人为二氧化碳（CO?）排放是大气中温室气体积累的主要驱动力，而自然来源（包括火山喷发）则可能在局部改变大气成分。自2005年坎皮弗莱格雷（Campi Flegrei）地区地震活动重新加剧以来，索尔法塔拉（Solfatara）区域每天释放约5,000吨二氧化碳。近日有报道称波佐利（Pozzuoli）地区的室内二氧化碳浓度升高，因此研究人员使用便携式激光光谱仪进行了实地调查。通过测量稳定同位素组成（δ13C-CO?、δ1?O-CO?、δ1?O-CO?）以及氨（NH?）和水的浓度，尽管二氧化碳浓度在空间上变化较小，仍能够识别出其不同来源。波佐利地区的大气二氧化碳表现出独特的同位素特征，这些特征与土壤释放的二氧化碳、来自索尔法塔拉地区的火山二氧化碳扩散以及化石燃料燃烧有关。特别是，大气中的二氧化碳显示出相对于大气背景值的显著13C富集现象。这种同位素变化不符合简单的稀释过程，而是表明其中混入了同位素较重的地质源二氧化碳，其δ13C-CO?值约为-1.8‰（相对于VPDB标准）。水的空间变化与距离海岸线的距离有关，而氨的浓度表明该人口密集区域内存在人为活动的影响。在整个调查过程中，空气中的二氧化碳浓度始终远低于短期暴露限值，尽管这些限值主要是为室内环境设定的。本研究提供了大气二氧化碳中碳和三氧同位素组成的综合分析，有助于确定其来源，并为未来高精度监测策略的制定奠定了基础。通过整合二氧化碳浓度和同位素组成的持续监测，可以补充现有的火山监测方法，加强人口密集火山区域的环境监测。