有机碳作为大气颗粒物的主要成分,对空气质量和气候变化具有重要影响。即使随着颗粒物或雨水等干湿沉降过程离开大气,沉降到地表的有机碳也会作为新输入的“外部碳源”对土壤和水体生态环境产生影响。因此,大气沉降通量是揭示有机碳气-土-水跨介质迁移过程的关键参数。
在全球尺度上,有机碳大气沉降通量与河流入海通量相当,凸显了大气沉降在全球碳循环研究中的重要性。但是,以往两篇经典文献估算的全球大气有机碳沉降量相差近2倍,分别是389 Tg C yr-1(n=9;Wielly et al., GBC, 2000)和658 Tg C yr-1(n=81; Iavorivska et al., AE, 2016)。原因在于,他们使用的基础数据在全球覆盖度上有所欠缺,特别是缺少中国等排放量较大的亚洲区站点(图1),导致他们估算的全球大气有机碳沉降量存在较大不确定性。
图1 全球大气有机碳沉降观测点位
鉴于此,中国科学院大气物理研究所研究员潘月鹏课题组系统整理了1985以来中英文期刊发表的观测资料,新增了48个中国数据点,并将全球点位扩充到172个,大气有机碳沉降观测资料在全球的覆盖度和均匀性都得到了优化(图1)。基于此数据集,得到全球大气有机碳沉降量的几何均值为18 kg ha-1 yr-1,折算为全球大气碳库约460 Tg C yr-1。在年降水量<1400 mm的地区,人为源排放对大气有机碳沉降空间分异的调控作用明显。随着排放量下降,北美和亚洲,尤其是中国近十年来大气有机碳沉降量显著下降(图2)。在碳中和背景下,随着大气污染治理持续深入,大气有机碳的形态构成和沉降通量将发生怎样的变化,又将如何通过跨介质迁移影响大气、水体和土壤环境,是亟待探讨的问题。
图2 北美和中国大气有机碳沉降通量持续下降
上述研究成果发表于大气环境领域专业期刊Atmospheric Research。中国科学院大气物理研究所2022届博士毕业生曹静为该论文的第一作者,潘月鹏研究员为通讯作者。该研究受到云南省重大科技专项(202202AE090034)和国家重点研发计划(2022YFC3704802和2024YFC3711903)等项目共同资助。
论文信息:
Jing Cao, Zhihui Chen, Shiguo Jia, Jiawei Li, Wen Xu, Yuepeng Pan*. Atmospheric deposition of dissolved organic carbon: Magnitude, spatiotemporal pattern and influencing factors. Atmospheric Research, 2025, 108079, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2025.108079