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新手已上路木蟲 (職業(yè)作家)
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放射性碳揭示我國城市大氣碳質(zhì)氣溶膠來源 及灰霾形成過程碳源動態(tài)變化趨勢 已有3人參與
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碳質(zhì)氣溶膠是大氣細(xì)顆粒物（PM2.5）的重要組成部分，也是造成局地和區(qū)域性灰霾現(xiàn)象的重要污染物。根據(jù)熱化學(xué)和光學(xué)性質(zhì)的差異，碳質(zhì)氣溶膠一般可分為有機碳（Organic Carbon, OC）和元素碳（Elemental Carbon, EC）。EC直接來自于化石燃料或薪柴等含碳物質(zhì)的不完全燃燒。OC來源相對復(fù)雜，既可以來自燃燒源的直接排放（Primary organic carbon, POC），又可以通過大氣的氧化作用形成（Secondary organic carbon, SOC）。城市碳質(zhì)氣溶膠來源復(fù)雜，準(zhǔn)確探討其來源是全面解析PM2.5來源的關(guān)鍵。 產(chǎn)生于城郊和農(nóng)村的生物質(zhì)燃燒碳質(zhì)氣溶膠，在不利的氣象條件下，與城市局地源自機動車和工廠等排放的污染物相疊加，易形成嚴(yán)重的區(qū)域性灰霾現(xiàn)象。同時，植物和化石源揮發(fā)性有機物在現(xiàn)代城市大氣強氧化劑的作用下，可產(chǎn)生大量的二次有機氣溶膠，其粒徑往往小于1微米，對可見光有非常強的消光效應(yīng)，嚴(yán)重影響區(qū)域大氣能見度。因此，認(rèn)清化石源（煤和石油）和生物源（生物質(zhì)燃燒和植物排放）對碳質(zhì)氣溶膠的貢獻將有助于空氣質(zhì)量控制政策的制定，在后續(xù)污染源控制和減排工作上做到有的放矢和因地制宜。 放射性碳同位素（14C，半衰期為5730年）是有效定量區(qū)分化石源（不含14C）和生物源（14C保持現(xiàn)代碳水平）的相對貢獻，是碳質(zhì)氣溶膠源解析的有力工具。中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員李軍和博士劉俊文通過測定14C和分子標(biāo)志物定量解析了化石源和生物源對我國北方（北京）和南方（廣州）兩個特大型城市碳質(zhì)氣溶膠的相對貢獻。結(jié)果顯示，生物源對北京和廣州碳質(zhì)氣溶膠的貢獻分別達到56±4%和46±5%，其中源自生物質(zhì)燃燒的POC和EC占北京碳質(zhì)氣溶膠的比例高達28±1%，大約是廣州的兩倍。北方更強的生物質(zhì)燃燒來源貢獻，可能與郊區(qū)和農(nóng)村居民的采暖和烹飪方式有關(guān)。與此相反的是，生物源占廣州SOC的比例達到了71±11%，顯著高于北京（52±5%），表明南方SOC的前體物可能主要是植物排放的揮發(fā)性有機物。 查明碳源在灰霾形成、演化和消退過程的動態(tài)變化趨勢有助于深入認(rèn)識灰霾成因。對廣州市一次典型灰霾生消過程的連續(xù)采樣分析表明：在灰霾增長期，由14C解析的化石源一次排放污染物增長迅速，其增長倍率與二次污染物相當(dāng)，均顯著大于生物源組分的增長倍率，說明化石源污染物是該次灰霾現(xiàn)象形成的主要物質(zhì)基礎(chǔ)；在灰霾爆發(fā)和演化期，二次污染源的增長速度大約是一次排放物的2倍，因此二次污染物是灰霾現(xiàn)象呈現(xiàn)持續(xù)特征的主因。 該研究成果近期發(fā)表在國際期刊Atmospheric Chemistry and Physics上，項目得到了中科院B類先導(dǎo)專項、廣州市科信局重點項目和國家自然科學(xué)基金的資助。 Liu, J.W., Li, J*., Liu, D., Ding, P., Shen, C.D., Wang, X.M., Luo, C.L., Cheng, Z.N., Szidat, S., Zhang, Y.L., Chen, Y.J., Zhang, G., Atmospheric Chemistry and PhysicsSource apportionment anddynamic changes of carbonaceous aerosols during the haze bloom–decay process inChina based on radiocarbon and organic molecular tracers, Atmospheric Chemistry and Physics, 2016. 16: p.2985-2996. |
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