同位素技术研究PM1.0中有机气溶胶获进展

城市地区有机和黑碳气溶胶的来源问题一直是全球变化、大气科学和环境科学的研究焦点。近来，中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室（LAPC）研究员傅平青、孙业乐与南京信息工程大学大气环境中心教授章炎麟共同主导，联合瑞士和日本等研究机构，通过气溶胶不同含碳颗粒的微量放射性碳（¹⁴C）测定和气溶胶高分辨质谱等手段，揭示了北京地区亚微米颗粒物（空气动力学直径不大于1微米的颗粒物，PM_1.0）中含碳气溶胶的来源和形成过程，在有机气溶胶来源研究上取得了突破进展。该研究成果 High Contribution of Nonfossil Sources to Submicrometer Organic Aerosols in Beijing, China 近日在《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）上发表。

研究发现，非化石源（如生物质燃烧、植物排放和烹饪等一次和二次排放源）是北京地区 PM_1.0 中的重要来源，贡献比例在28%和72%之间（平均值是52%）；而化石源（如机动车和燃煤)对黑碳（或元素碳）的贡献率可以达到67%-96%（平均值为82%）。这些重要的非化石源有机气溶胶主要来自于生物质燃烧、烹饪源和植物排放等过程产生的一次和二次有机气溶胶。

经过 ¹⁴C 源解析模型、气溶胶质谱-正交矩阵模型（AMS-PMF）两者的结合，研究进一步发现冬季和春季非化石源气溶胶主要来自生物质燃烧和烹饪源排放的一次气溶胶，而氧化性有机气溶胶（主要为二次有机气溶胶）则主要来自化石源。而化石源产生的一次有机气溶胶中，燃煤（56%-62%）的贡献要略大于机动车（38%-44%）。

论文还将北京的研究结果与全球大气气溶胶 ¹⁴C -源解析结果进行对比，结果表明非化石源对有机气溶胶的重要性不仅在背景地区和郊区中被发现，而且在北半球城市地区也普遍存在。除生物质燃烧和烹饪源等一次排放外，城市非化石源二次有机气溶胶成因机制研究仍需加强多手段、多目标的外场观测和实验机理理论研究，以进一步揭示人为源和非化石源排放污染物的交互作用机制。该研究得到了国家基金委、中科院和中组部千人计划青年项目的资助。

图：北京地区PM_1.0中有机碳和黑碳的来源

来源：中国科学院大气物理研究所