北京地區有機氣溶膠的吸光特性及其影響因素研究

《北京地區有機氣溶膠的吸光特性及其影響因素研究》是依託北京大學，由鄭玫擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：北京地區有機氣溶膠的吸光特性及其影響因素研究
• 項目負責人：鄭玫
• 項目類別：面上項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

有機碳是細顆粒物PM2.5的重要組成部分。近年來國外研究明確指出大氣中的有機碳在紫外-可見光波段對顆粒物吸光有顯著貢獻，這部分能吸光的有機碳被稱為棕色碳。中國有機氣溶膠豐度高，吸光有機碳比例高，加上棕色碳的主要源類（如生物質燃燒源、燃煤源）是中國顆粒物的特徵源類，因而亟需評估棕色碳的吸光對中國氣溶膠輻射強迫的影響。但目前含碳氣溶膠的吸光仍只考慮黑碳，國內對棕色碳吸光特性的認識幾乎處於空白。本研究擬從大氣環境外場觀測、污染源採樣及實驗室分析入手，對北京城、郊四季環境顆粒物樣品及污染源樣品進行分析，建立北京地區環境與污染源中棕色碳的吸光特性資料庫，探索北京地區棕色碳的時空分布規律，剖析來源、官能團及碳骨架結構、粒徑等因素對棕色碳吸光特性的影響，確定北京地區棕色碳的主要貢獻源類；將擬獲取的棕色碳吸光效率等多種數據作為WRF-Chem模式的輸入，首次定量評估棕色碳對北京地區輻射強迫的貢獻。

結題摘要

棕色碳是目前國際大氣環境研究領域的研究熱點和重點之一，對氣溶膠輻射強迫、人類活動對氣候變化影響的準確評估具有重要的意義。中國在棕色碳方面的研究仍屬起步階段，本項目是受國家自然科學基金資助較早的有關棕色碳的面上項目之一。本項目的主要研究目的是通過典型城市環境和典型民用燃燒細顆粒物源樣品的吸光測量，探討源排放有機氣溶膠的光吸收特性和典型環境大氣棕色碳的吸光特徵、影響因素與吸光貢獻。通過對北京和國內外其他典型城市大氣有機氣溶膠吸光特性的對比研究，發現北京市棕色碳的吸光能力強於國內南方城市和歐美等國外城市，且冬季的吸光能力高於其他季節；針對農作物秸稈、木柴和燃煤等典型民用燃燒源的實驗室燃燒模擬排放測試，發現燃煤源排放水溶性有機物的吸光能力強於秸稈、木柴等生物質燃燒源產物；結合有機分子示蹤物技術、碳同位素技術，指出與國外其他地區不同，除生物質燃燒源外，燃煤源是北京大氣棕色碳的重要來源，在氣候模式中需同時考慮生物質燃燒源和燃煤源等化石燃燒源的貢獻；利用分粒徑採樣技術，實現了不同粒徑大氣有機氣溶膠的吸光特性分析，提出處於積聚模態的有機氣溶膠吸光能力最強；藉助簡化的吸光貢獻評估模型，初步評估了大氣棕色碳的吸光貢獻，結果表明，冬季棕色碳對近紫外可見光波段（300-400nm）太陽輻射的吸收約為黑碳的50%，而夏季約為25%。該項目完成了計畫目標與任務，將為後續氣溶膠輻射強迫的準確評估、人為活動對氣候變化影響的準確評估提供重要的基礎輸入數據。