地环所研究揭示华北平原黑碳气溶胶的来源与混合态特征
【发布时间：2021年01月05日
】【来源：中科院地球环境研究所】
黑碳气溶胶的减排被认为是短期缓解气候变暖的有效途径。我国是全球黑碳气溶胶排放最严重的地区之一，其辐射强迫可占全球黑碳辐射强迫的七分之一。过去十余年我国经历严重的空气污染，特别是华北平原。为了改善空气质量，政府颁布了一系列的措施来减排污染物。《大气污染防治行动计划》（简称“国十条”）明确规定到2017年，全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降10%以上。在颗粒物大量减排的背景下，黑碳的来源也将形成明显变化，其混合物化学组分的变化，将进一步影响黑碳气溶胶的理化性质。因此，在2017年“国十条”施行的收官年，针对黑碳气溶胶的来源和理化性质进行了新的评估，从而进一步增强对我国黑碳气溶胶产生的气候与环境影响的认识和理解。
中国科学院地球环境研究所王启元副研究员等联合国内外多家研究单位在香河大气观测站利用一系列高精度观测手段研究了华北平原黑碳气溶胶的来源、理化性质及辐射效应。研究结果表明，液态化石燃料和固体燃料燃烧排放对黑碳的贡献分别为69%和31%。该结果是基于燃煤和生物质燃烧源排放实验获取的吸收Angstrom指数得来。空气质量模型WRF-Chem表明，虽然整个采样期间黑碳主要来自香河本地，但是高浓度的黑碳主要来自华北平原的区域输送。单颗粒气溶胶质谱仪测量结果表明，根据黑碳包裹物的化学组成可以分成六大类：黑碳与有机物和硫酸盐的混合，占总黑碳颗粒数的52%；黑碳与Na、K的混合，占24%；黑碳与K、硫酸盐、硝酸盐的混合，占17%；黑碳与来源于生物质颗粒物的混合，占6%；纯的黑碳颗粒物，占1%；其它类型，占1%。不同来源的黑碳对于其分类影响不同。辐射传输模型表明，黑碳气溶胶可产生的大气辐射强迫为+18.0 W/m2，其产生的加热速率为0.5 K/d. 本研究还证明，减少固体燃料燃烧排放的黑碳气溶胶是缓解华北平原黑碳产生辐射效应的有效途径。
该研究得到中国科学院战略性先导科技专项（B类），国家自然科学基金，中国科学院青年创新促进会等项目的联合资助，相关成果发表在《Atmospheric Chemistry and Physics》期刊上。
详见：Wang, Q., Li, L., Zhou, J., Ye, J., Dai, W., Liu, H., Zhang, Y., Zhang, R., Tian, J., Chen, Y., Wu, Y., Ran, W. and Cao, J.: Measurement report: Source and mixing state of black carbon aerosol in the North China Plain: implications for radiative effect, Atmos. Chem. Phys., 20(23), 15427–15442, 2020.
文章链接：https://doi.org/10.5194/acp-20-15427-2020
图1 液态燃料和固体燃料燃烧排放黑碳的浓度的时间序列变化和日内变化。
图2 六种不同黑碳颗粒物的质谱特征
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