科研进展

STETON: 华北冬夏污染事件中黑碳和棕碳垂直分布

  吸收性碳质气溶胶,包括黑碳和棕碳(BC和BrC),主要来源于人为燃烧排放,因其较强的吸光特性,对辐射平衡影响显著,进而影响全球气候变化和区域空气质量。自2013年我国全面加强大气污染治理以来,PM2.5质量浓度逐年下降,华北地区下降最明显,约40%,但由于特殊的地理位置、气象条件以及较强的排放源,华北秋冬季重霾污染仍时有发生,其中石家庄周边比较突出;此外,近年O3污染凸显,华北仍是污染高值集中区。因此,在不同季节主控污染物存在差异、PM2.5和O3协同治理的背景下,探究碳质气溶胶的垂直演变规律,有助于深化污染成因机理认知,服务于科学治污、精准治污。

  大气所王莉莉副研究员团队,利用系留艇搭载高分辨率气象和环境仪器,探究了2019年冬夏季污染过程中BC和BrC垂直演变特征,该研究成果发表在Science of the Total Environment上。研究表明,冬季重污染期间,在混合层内BC和颗粒物数浓度(PNC)是均匀分布的,分别为15.2±6.7μgm-3和678±227pcm-3,在混合层以上污染物随高度的增加而减少;BC加热速率达到了0.13Kh-1,平流逆温和BC加热共同增强了逆温,抑制了混合层的发展(最低150m),促进了近地面污染物累积和二次污染物生成。夏季发现高臭氧污染时对应的BC质量浓度也较高,主要因为臭氧由前体物NOx和VOCs反应生成,而这些前体物与BC具有一定的同源性;另外BC性质比较稳定,在白天相比于BrC更容易传送到高空;垂直方向上棕碳吸光性占比为27-47%,证明在高空中BrC是不可忽视的重要碳质气溶胶;夏季高的臭氧浓度增加了大气氧化性,有利于二次BrC的形成,在白天二次BrC占比达到40-62%。

  参考文献

  Wang Qinglu, Wang Lili*, Gong Chongshui, Li Mingge, Xin Jinyuan, Tang Guiqian, Sun Yang, Gao Jinhui, Wang Yinghong, Wu Shuang, Kang Yanyu, Yang Yang, Li Tingting, Liu Jingda, and Wang Yuesi, Vertical evolution of black and brown carbon during pollution events over North China Plain. Science of The Total Environment, 2022, 806, 150950.

  文章链接:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150950

图1. 冬夏季黑碳棕碳垂直演变

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