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www.mgm4858.com:同位素才具讨论PM1.0中有机气溶胶获进展

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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,PM1.0)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
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以PM2.5为主要特征污染物的大气复合污染问题是当前困扰我国的重大环境挑战。最近我校气候与全球变化研究院、大气科学学院符淙斌院士团队丁爱军研究组在地球科学著名期刊《Geophysical
Research
Letters》发表最新研究成果,揭示了大气中黑碳气溶胶的“穹顶效应(Dome
effect)”是加剧超大城市空气污染污染的重要因素。

科技日报 金凤

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PM1.0中的重要来源,贡献比例在28%和72%之间;而化石源对黑碳的贡献率可以达到67%-96%。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。

2013年12月,我国东部地区爆发影响范围大且持续时间较长的重霾事件,引起公众和媒体的广泛关注。针对此次重污染事件,研究组基于外场观测结合计算机模拟,深入研究并定量揭示了黑碳气溶胶在污染事件发生、发展过程中对污染气象条件的影响及其双向反馈机制,发现黑碳可因其对可见光的强吸收作用冷却地表并加热1-2公里高度的大气,导致大气边界层的发展受到抑制,使得城市污染排放被限制在更低高度,从而显著加剧城市污染。研究同时指出,该机制不仅出现在我国超大城市,对于国外一些黑碳排放相对较高城市(例如新德里、墨西哥城、巴黎等)空气污染事件的形成也有重要影响。

“快看快看,飞起来了!”“好像一只大鲸鱼啊”伴随着小朋友们的阵阵欢呼,一只形似鲸鱼的白白胖胖的飞艇,从南京大学上空缓缓升空。在地面的控制舱内,监测技术平台上显示出臭氧、气压、一氧化碳、PM2.5等数据。

经过14C源解析模型、气溶胶质谱-正交矩阵模型两者的结合,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,燃煤的贡献要略大于机动车。

基于该项发现,研究团队特别指出在我国当前治理大气复合污染过程中,需要“抓住主要矛盾”,针对像黑碳气溶胶这样具有“四两拨千斤”作用的污染物的排放实施更严格的控制;同时也指出,由于黑碳气溶胶是当前影响全球变暖的重要短寿命气候强迫因子,国内外超大城市有关减排对策的实施将会同时对缓解全球变暖有重要贡献。

系留型大型浮空器 金凤 摄

www.mgm4858.com:同位素才具讨论PM1.0中有机气溶胶获进展。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。

www.mgm4858.com 3冬季灰霾期间黑碳加剧超大城市局地空气污染的概念图

www.mgm4858.com:同位素才具讨论PM1.0中有机气溶胶获进展。新年第一天,在南京大学的“飞艇开放日”活动中,该校大气科学学院丁爱军教授团队牵头的首批国家重点研发计划“我国东部沿海大气复合污染天空地一体化监测技术”项目,用“系留型大型浮空器”,搭载着250公斤的大气污染探测仪器,升空探测空气污染物。

论文链接

www.mgm4858.com:同位素才具讨论PM1.0中有机气溶胶获进展。该项研究成果于2016年3月发表于《地球物理学研究快报》 (Geophysical
Research Letters, 2016, doi:
10.1002/2016GL067745)。4月5日美国著名老牌科学新闻类杂志《Science
News》地球科学专栏作家Thomas
Sumner在该杂志撰文对该项成果进行了重点报道,随后MSN、Oxford
Virtual等媒体也予以报道和转载。

金凤 摄

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据悉,该项工作是在相关团队针对2012年6月南京“黄泥天”形成机制研究基础上的进一步深入,也是南京大学-赫尔辛基大学大气与地球系统科学国际合作联合实验室成立后多方合作的一项重要成果。丁爱军与助理研究员黄昕为论文共同第一作者。该项研究工作得到了国家优秀青年基金、江苏省自然科学基金杰出青年基金、国家自然科学基金“中国大气复合污染的成因与应对机制的基础研究”重大研究计划重点项目和江苏省气候变化协同创新中心的资助。

丁爱军介绍,飞艇最大的优势就是它的滞空性能,相比飞机,飞艇可以停在空中的任何一个高度,测量特定点位的污染物指数,“飞艇搭载了先进的黑碳-气溶胶质谱和多台配套设备,可以监测黑碳、PM2.5的组分、云中的化学成分、云与污染物的相互作用,并结合模式分析污染的来源,例如包括污染来源类型和污染源头”。

图:北京地区PM1.0中有机碳和黑碳的来源

文章链接:

“飞艇”的“肚子”里,有1900立方米的氦气,它的放飞,与地面、海洋、高空的空气质量观测系统组成一个空天地海的网络。

C波段双偏振多普勒雷达 金凤 摄

美国《Science News》相关报道链接:

“地面激光雷达就像X光,可以测量污染浓度的垂直结构,而飞艇搭载着最先进的实时分析仪器,如高分辨率质谱,就像给大气做穿刺一样,测量具体的化学组分,以便更科学地理解污染的成因,支撑科学治霾。”丁爱军说,飞艇由中国电子科技集团研发,约半小时,就能飞到最高1.3公里的高度,每隔20秒,就可以回收几百个监测数据。

除了飞艇之外,这次长达两个月的试验,还动用了多架飞机、无人机、东方红3号海洋科考船等试验设施,覆盖京津冀、长三角的整个东部地区开展观测,为更好地了解我国东部沿海大气复合污染的成因,收集试验数据。

(大气科学学院 科学技术处)

来源:科技日报

编辑:刘义阳

审核:管晶晶

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