青藏高原纳木错地区碳质气溶胶吸光性和碳同位素组成的研究

Carbonaceous aerosol includes black carbon (BC) and organic carbon (OC), which is an important component influencing climate change. The Tibetan Plateau (TP) is the background area of the atmospheric environment in China. Carbonaceous aerosol of the TP also has important environmental meaning. Despite lots of related studies have been conducted on the TP, few focused on the light absorption characteristics and carbon isotopic compositions of carbonaceous aerosol (Δ14C andδ13C), causing large uncertainties on understanding its environmental effects and sources. In this project, we propose to continuously collect carbonaceous aerosol for long time at remote Namco region of the TP. Firstly, to measure concentrations of BC and OC accurately. Secondly, to achieve their optical characteristics, carbon isotopic compositions and their seasonal variations. For light absorption study, ratio of radiative forcing caused by OC and BC will be calculated to comprehensively recognize the environmental effects of the carbonaceous aerosol on the TP. Meanwhile, relative contributions of fossil fuel and biomass fuel will be evaluated based on Δ14C values of different components of the carbonaceous aerosol. Additionally, sources of carbonaceous aerosol will be distinguished by analysis of carbon isotopic compositions and other indexes. The results of this project will not only deepen our knowledge on significance of climate and environment of different components of carbonaceous aerosol at the TP, but also provide scientific evidences for reducing carbonaceous aerosol emissions for China and other related countries. Finally to reduce input of carbonaceous aerosol from outside of the TP.

碳质气溶胶(CA) 包括黑碳(BC)和有机碳(OC)，是气候变化的重要影响因子。作为我国大气环境的背景区，青藏高原的CA对气候变化有重要影响，但目前关于其吸光性和碳同位素组成(Δ14C和δ13C)的研究还很缺乏，使得对该地区CA环境效应和确切来源的认识仍存在很大的不确定性。本项目拟通过对青藏高原纳木错地区的CA进行长时间、连续的采样，在精确测定CA含量的基础上，研究BC和OC的吸光性、同位素组成及其季节变化规律。在吸光特征研究中将量化OC相对于BC产生的辐射强迫的比率，从而更全面的认识在考虑OC时青藏高原的CA的气候效应。同时，通过Δ14C区分CA不同组分的化石燃料和生物质燃料的贡献，并结合δ13C等其它指标和气团轨迹等手段研究CA的确切来源。本项目的开展将不仅能加深对青藏高原大气CA不同组分的气候效应和来源的认知，也可为我国与其它相关国家CA的减排，减少CA对青藏高原的传输提供科学依据。

由于对阳光的吸收和散射作用，碳质气溶胶被认为是气候变化的重要影响因子，也是导致冰川加速融化的重要因素。目前，虽然对碳质气溶胶的研究已经广泛开展，但对青藏高原碳质气溶胶的工作还很少涉及其吸光性和碳同位素组成(Δ14C和δ13C)，导致对其环境效应和确切来源的研究仍存在很大的不确定性。通过过去几年的系统研究，该项目主要取得了以下重要成果。通过对纳木错站不同降水事件的溶解态有机碳的碳同位素组成的研究发现，与来自高原西部地区的气团相比，来自南亚的气团中的化石燃料贡献的碳更多，从而在降水事件上给出了南亚排放的污染物向青藏高原传输的明确的证据；通过对比发现纳木错站降水中溶解态有机碳的吸光能力远低于该地区的大气颗粒物中的相应值。同时，发现该现象也存在于其它台站，表明降水和气溶胶中溶解态有机碳的吸光能力存在显著差异；发现雪冰中的溶解态有机碳的吸光能力随着冰川融化过程会发生分馏，具体表现为吸光能力更强的部分保留在冰川表面，从而增加其对冰川消融的贡献；提出了一种新方法来克服甲醇不溶性颗粒碳的分离问题，该方法能够有效解决实验过程中颗粒碳损失的问题；通过对比在纳木错站和珠峰站采集的大气总悬浮颗粒物样品的酸处理除去无机碳后和原始样品的黑碳数值，发现后者的值比前者分别高出约52±35%和 39±24%，同时还发现通过冰芯和雪坑得到的黑碳的沉降通量比较接近于真实值，约为17.9±5.3 mg m-2 a-1，而湖芯的数据由于流域河流携带的泥沙中黑碳的输入而高估了黑碳的大气沉降。上述研究的结果不仅是对青藏高原碳质气溶胶来源和吸光能力的新认识，也对其它地区和模型的相关研究提供了重要的方法和数据上的借鉴。