青藏高原棕碳气溶胶的理化特征、来源及其环境影响

Brown carbon (BrC) is the light-absorbing particulate organic matter in the atmosphere. The species, optical properties, and environmental effect of BrC have been recognized as one of the most active fields and are in the forefront of atmospheric research. The Qinghai-Tibet Plateau, also kown as the “Third Pole” of the Earth, is highly sensitive to climate change. The presence of BrC, together with black carbon, can lead to a series of environmental problems. For example, it can increase the melting rate of snow and ice in the Qinghai-Tibet Plateau, which could bring a serious problem for the water resources in China, South Asia, and Southeast Asia. Therefore, it has a priority to study the physicochemical characteristics and environmental effects of BrC in Qinghai-Tibet Plateau. In this project, we plan to take one month-round aerosol samples simultaneously at Qinghai-Tibet Plateau region in Lhasa. The concentrations and optical properties of BrC will be quantified. Furthermore, the contribution of BrC to the aerosol radiative forcing will be studied to evaluate the effects of BrC on Qinghai-Tibet climate.

棕碳气溶胶是大气中具有吸光性的有机颗粒物，研究其化学种类、光学特性及环境效应是当前国际气溶胶研究的前沿领域。青藏高原地处气候变化敏感和脆弱地带，棕碳气溶胶的存在，与黑碳气溶胶一起将带来诸多环境问题，如高原冰川的加速融化导致下游地区水资源的剧变。因此，研究青藏高原棕碳气溶胶的浓度水平与环境影响具有重要意义。本项目拟在拉萨开展为期一个月的气溶胶外场观测，获得棕碳气溶胶理化特征及其光学性质；通过计算棕碳对气溶胶辐射强迫的贡献，评估其气候环境影响。

棕碳气溶胶是大气中具有吸光性的有机颗粒物，研究其光学特性、来源及分子组成是当前国际气溶胶研究的前沿领域。青藏高原地处气候变化敏感和脆弱地带，棕碳溶.胶的存在，与黑碳气溶胶一起将带来诸多环境问题，如高原冰川的加速融化导致下游地区水资源的剧变。因此，研究青藏高原棕碳气溶胶的分布、来源与环境影响具有重要意义。本项目在藏东南鲁朗观测站开展大气悬浮总颗粒物采样，采用总有机碳/氮分析仪测量水溶性碳/氮（WSOC和WSON）含量，使用热光碳分析仪测量总碳（TC）和有机碳(OC)的含量，碳气溶胶和水溶性碳/碳气溶胶均呈现明显的季节变化特征，在季风期达到最高值。使用实验室搭建的长光程液芯波导毛细管流通池–紫外可见吸收光谱测试系统(LWCC-UV-Vis)对TSP中水溶和甲醇溶棕碳（WS-BrC和MeS-BrC）的吸光性质进行研究，结果表明WS-BrC和MeS-BrC在365处吸光系数呈现明显的季节变化特征，最高值均出现在冬季（平均值：1.04 ± 0.25 Mm-1（WS-BrC）； 1.47 ± 0.51 Mm-1（MeS-BrC）），而季风期值最低（平均值：0.38 ± 0.09 Mm-1（WS-BrC）；0.67 ± 0.17 Mm-1（WS-BrC））。同样，WS-BrC和MeS-BrC的质量吸收效率也呈现出相同的季节变化趋势，这一季节变化特征与棕碳的来源有关，冬季棕碳更多来自生物质燃烧，而季风期可能主要来自机动车排放和二次生成。MeS-BrC在365nm处的吸光是WS-BrC的1.5倍，说明非水溶BrC对吸光也有重要贡献，多环芳烃可能是非水溶棕碳的重要组成部分。我们的研究结果说明棕碳气溶胶对青藏高原地区吸光性气溶胶有重要贡献，其对青藏高原地区的气候环境有重要影响。