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北京大学在PNAS上发文揭示黑碳对雾霾和气候变化的双重作用
编辑:赛克玛浏览次数:1951 时间:[16-05-18]

黑碳主要来源于生物质、化石燃料等含碳物质的不完全燃烧,具有复杂的物理化学形态,一般呈亚微米颗粒状态,对光有强烈的吸收作用。目前,黑碳的辐射强迫作用已经被世界公认。


不同物质的辐射强迫作用

近日,由北京大学胡敏教授和美国德州农机大学的张人一教授领导的一个国际研究小组利用新型“准实际”大气烟雾箱,较好地模拟黑碳排放到大气后的粒径、形貌和吸光性质随时间的变化。基于这种方法,研究团队识别出了黑碳在大气中发生性质演变的两个阶段(见下图):第一个阶段,大气中的低挥发性有机物凝结到从发动机、烟囱中排放的黑碳上,使黑碳的形状从起初的类似“枝杈”状的链式结构变为致密的近球形结构。在这个阶段,黑碳的吸光能力变化不显著。第二个阶段,低挥发性有机物继续一层层地包裹在已变为球型的黑碳表面。此时,外部包裹的有机物如同“凹透镜”一样,将光聚集到中间被包裹的黑碳上,使黑碳的吸光能力极大增强。


黑碳的粒径、形貌、吸光性及辐射强迫在大气中的演变过程

应用“准实际”大气烟雾箱,研究团队首次定量了在不同城市大气条件下黑碳性质变化的时间尺度。在美国休斯顿,这个过程可能要持续数天左右,而在较为污染的北京地区,黑碳在两个阶段分别只需要2-3小时左右。这样快速的转化不仅增强了污染地区黑碳的辐射强迫,也使得边界层更容易因高吸光能力的黑碳而变得稳定,从而导致更加频繁的重度雾霾爆发。

此文的发表从理论上阐述了黑碳对灰霾发生的贡献及其在气候变化中的直接辐射强迫作用,充分体现环境空气中黑碳气溶胶监测的重要性。美国Magee公司生产的Aethalometer黑碳仪,能够实现对黑碳气溶胶的实时在线监测,该仪器已拥有近30年发展历史,在中国乃至全球黑碳气溶胶的监测中广泛应用。仪器稳定的性能和可靠的数据能够为黑碳污染的监测和制定相关减排措施提供强有力的支持。


Article:Jianfei Peng, Min Hu, Song Guo, Zhuofei Du, Jing Zheng, Dongjie Shang, Misti Levy Zamora, Limin Zeng, Min Shao, Yu-Sheng Wu, Jun Zheng, Yuan Wang, Crystal R. Glen, Donald R. Collins, Mario J. Molina, and Renyi Zhang. Markedly enhanced absorption and direct radiative forcing of black carbon under polluted urban environments.

新闻来源http://pkunews.pku.edu.cn/xxfz/2016-04/27/content_293564.htm



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