【中國科學報】揭示黑碳參與大氣光化學反應促硫酸鹽形成機制
中科院廣州地球化學研究所有機地球化學國家重點實驗室、深地科學卓越創(chuàng)新中心大氣環(huán)境與空氣污染學科組張國華、傅玉珍和畢新慧等人合作研究，提出了黑碳參與大氣光化學反應促進硫酸鹽形成的觀測證據(jù)。相關研究近日發(fā)表于《地球物理研究雜志：大氣》。
作為典型的短壽命氣候強迫因子，黑碳通過直接吸收陽光和降低冰雪表面的反射率加劇地球變暖，產生輻射效應，是僅次于二氧化碳的致暖因子。近年來，有研究證據(jù)表明，黑碳可能具有光化學活性或作為催化劑影響其大氣老化過程。然而，目前仍沒有直接證據(jù)表明這些內在屬性是否（或多大程度上）影響黑碳在實際大氣中的老化過程，包括其中二次氣溶膠成分的形成和演化。
研究人員使用單顆粒氣溶膠質譜儀在單顆粒尺度上有效區(qū)分了城市大氣中含黑碳和不含黑碳顆粒物，并根據(jù)其質譜特征對比研究了其中硫酸鹽/硝酸鹽比值（SNR）的季節(jié)/晝夜變化特征。在排除了共同來源、硝酸鹽形成、過渡金屬等混雜因子干擾的基礎上，研究發(fā)現(xiàn)含黑碳顆粒的SNR顯著高于不含黑碳顆粒，含黑碳顆粒的SNR隨單個顆粒中黑碳相對含量增加而增大；SNR季節(jié)峰值出現(xiàn)在夏季和秋季，晝夜峰值出現(xiàn)在午后，與輻射相關參數(shù)（即太陽輻射和溫度）的變化趨勢一致。
研究人員據(jù)此推測黑碳參與的光化學作用產生硫酸鹽，是含黑碳顆粒中硫酸鹽相對富集的主要原因。
“該研究可為更準確解釋黑碳在環(huán)境大氣中的演變和氣候影響提供參考依據(jù)?！睆垏A表示，一方面，鑒于黑碳是城市大氣顆粒物的重要組成部分，這種作用可能對硫酸鹽的形成和演化具有重要貢獻，值得進一步定量評估；另一方面，硫酸鹽作為中國重污染地區(qū)黑碳光吸收增強的主要驅動因素之一，通過這一機制造成其在黑碳顆粒上的相對富集對黑碳光吸收增強的潛在貢獻仍有待評估。
相關論文信息：https://doi.org/10.1029/2021JD035226
