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                      研究揭示華北平原冬季一次排放與二次形成棕碳氣溶膠的光學性質
                      2020-07-31| 编辑: | 【 】【打印】【關閉

                        碳氣溶膠包括有機氣溶膠和黑碳,它們對空氣質量以及地球輻射平衡有著顯著的影響。與黑碳吸光屬性研究較爲深入相比,有機氣溶膠在以往被認爲是只具有散射性質,然而,近年來研究表明有機物中也有一部分具有吸光性質,尤其是在近紫外,這部分有機物通常呈棕色,因此也叫棕碳,它可影響大氣輻射平衡以及大氣化學反應。吸光性是棕碳氣溶膠的一個重要屬性,由于受到不同來源棕碳氣溶膠的影響,對于其光學屬性的研究目前仍存在很大的不確定性。現有研究主要集中在采用光學儀器來測量棕碳的總體光學性質,而棕碳是一個包含一次和二次來源的混合體。因此,對于區分不同來源棕碳氣溶膠的光學屬性是進一步深入探討棕碳環境與氣候效應的重要途徑。

                        中國科學院地球环境研究所联合国内外多家研究機構和大学于201712月至20181月在華北平原香河大氣綜合觀測試驗站開展了一系列的顆粒物光學與化學組分的在線觀測。研究人員通過前期開發的黑碳示蹤法與最小相關性法,獲得香河站點一次排放源的棕碳氣溶膠比二次形成的棕碳氣溶膠高(例如在370nm下占比分別爲81%19%)。通過建立棕碳吸光與不同一次有機氣溶膠來源之間的關系,研究人員發現生物質燃燒産生的有機氣溶膠對一次棕碳吸收的貢獻最大(60%),其次是燃煤源産生的有機氣溶膠(35%)和類碳氫類有機氣溶膠(5%)。二次形成棕碳産生的吸收在早上呈現高值,隨後由于光漂白作用其吸光性降低。夜晚由于液相化學反應的增強促進了棕碳氣溶膠的生成,從而使其夜晚吸光性上升。潛在源分析發現,華北平原是一次排放與二次形成棕碳氣溶膠的主要貢獻區域。輻射計算表明,棕碳的直接輻射強迫可達0.15Wm-2,其中一次排放和二次形成棕碳氣溶膠分別貢獻0.11Wm-20.04Wm-2。本研究爲理解一次排放與二次形成棕碳氣溶膠的光學性質提供了新視角。

                        該項成果已發表在《Environmental Science & Technology》期刊上。本研究得到了大氣重汙染成因與治理攻關項目(DQGG00105),陝西省重點研發項目(2018-ZDXM3-01),國家自然科學基金(41661144020)和中科院青年創新促進會的資助。

                        Wang, Q.; Ye, J.; Wang, Y.; Zhang, T.; Ran, W.; Wu, Y.; Tian, J.; Li, L.; Zhou, Y.; Hang Ho, S. S.; Dang, B.; Zhang, Q.; Zhang, R.; Chen, Y.; Zhu, C.; Cao, J. Wintertime Optical Properties of Primary and Secondary Brown Carbon at a Regional Site in the North China Plain. Environ. Sci. Technol., 53 (21), 12389–12397, 2019.

                        論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b03406

                         

                        1. 二次形成棕碳氣溶膠吸收與氧碳比和氣溶膠液態水含量之間的關系.

                         

                        2. 不同源棕碳氣溶膠吸收性的潛在源分析

                         

                        

                         

                        


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