为了更好地了解城市大气中黑碳的性质差异及评估吸光性影响因素,本课题组使用单颗粒黑碳光度计(SP2)、光声气溶胶消光仪(PAX)以及在线重金属分析仪(Xact625)等高时间分辨率在线仪器对西安市高新站点2020年11月大气气溶胶进行连续在线监测,并采用PMF与线性回归结合的方法建立黑碳吸光增强倍数与源的关联。结果表明,观测期间西安黑碳气溶胶平均浓度2.16 μg m-3,PMF源解析出4个主要来源(图1),分别为生物质燃烧源(38%),燃煤源(29%)、交通运输源(29%)、扬尘源(4%)。降水后厚包裹黑碳的浓度降幅高达83%,而薄包裹黑碳为39%。作为颗粒粒径更大的厚包裹黑碳其核的质量中值粒径却小于薄包裹黑碳颗粒,分别为141 nm和176 nm(图2)。其次,黑碳核的吸光截面积变化范围较大,为3.79 - 5.95 m2 g-1,且与整体颗粒的吸光截面积具有显著相关性,相关系数为0.58(p < 0.01)(图3)。观测期间黑碳的平均吸光增强倍数为1.37±0.11。源解析结果表明,二次老化、燃煤、扬尘、生物质燃烧和机动车排放对吸光增强倍数的贡献分别为37%、26%、15%、13% 和 9%,其中二次老化过程是主要贡献源。该成果已发表于Science of The Total Environment期刊,陈铄元硕士为第一作者,王启元研究员为通讯作者。上述工作得到国家自然科学基金(42192512),陕西自然科学基础研究项目(2023-JC-JQ-23),中国科学院青年创新促进会(2019402)等的共同资助。
原文详见:Shuoyuan Chen, Qiyuan Wang*, Yong Zhang, Jie Tian, Jin Wang, Steven Sai Hang Ho, Li Li, Weikang Ran, Yongming Han, Giulia Pavese, Junji Cao, 2023. Heterogeneous characteristics and absorption enhancement of refractory black carbon in an urban city of China. Science of The Total Environment 879, 162997.
文章链接:
https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0048969723016157
图1. (a) 应用PMF进行黑碳质量浓度源解析谱图;(b) 各排放源对总黑碳质量浓度的相对贡献百分比
图2. (a) 观测期间黑碳质量浓度(MC)和数浓度(NC)的时间序列;(b) 厚包裹黑碳颗粒物百分比(Fkc)和黑碳占总颗粒物的比值;(c) 厚包裹黑碳(BCkc)和薄包裹黑碳颗粒物(BCnc)的数浓度;(d,e) 厚包裹黑碳(BCkc)和薄包裹黑碳(BCnc)的核质量中值粒径分布(MMD)。阴影区域表示降水期间和之后对应时间段。
图3. (a) 大气中含黑碳颗粒物和黑碳核的光吸收系数时间序列;(b) 大气中含黑碳颗粒物和黑碳核的吸光截面积(MAC)时间序列;(c) 大气中含黑碳颗粒物吸光截面积(MAC)相对频率分布;(d) 黑碳核吸光截面积(MAC)相对频率分布。