近20年中国近海和海岸带大气黑碳干湿沉降及源解析

作为一种在大气中普遍存在的碳质气溶胶成分,黑碳因可对生态环境产生深远影响而备受关注。对海洋大气黑碳沉降的深入认识有助于进一步明确海洋碳循环过程。目前对中国近海和海岸带大气黑碳沉降的研究工作少且零散,相关研究数据不足以探求其规律。对该区域近20年来已报道的大气黑碳数据进行系统梳理和再分析,利用整合的数据集成估算沉降通量并分析其空间分布特征,最后评述了目前黑碳的源解析方法并评估了该区域大气黑碳的来源,对未来近海大气黑碳研究作了展望。结果表明:①中国近海和海岸带陆域大气黑碳浓度平均值分别约为1.95±1.28和5.05±2.62μg·m^(-3),具有显著的人为污染特征,由北向南,海岸带陆域黑碳浓度近似呈“V”形分布,最低值位于南黄海沿岸,而近海区则大致呈递减趋势;②中国近海和沿海陆域大气黑碳的总沉降通量分别为413.2±137.1和1422.7±721.1 mg·m^(-2)·a^(-1),以湿沉降为主,南北差异明显,主要受控于降水过程和陆源排放强度;我国近海黑碳大气沉降量可占全球海洋黑碳总沉降量的16%;③化石燃料源贡献了中国海岸带大气黑碳总排放量的62%~84%,因此,应注重从减少化石燃料源使用的角度控制大气黑碳污染。今后,应注重不同源解析方法间的集成和互校,并加强黑碳在地球不同储库间的迁移、转化和埋藏机制研究。近海和海岸带大气环境中的黑碳有着多方面的影响,其沉降入海并以惰性形式埋藏对增强海洋碳汇有着重大意义。

基于MERRA-2再分析资料的上海市近40年大气黑碳浓度变化及潜在来源解析

黑碳(black carbon,BC)作为大气气溶胶的重要组成部分,因其粒径小、比表面积大和辐射强迫等,对区域和全球辐射平衡、气候和人体健康产生巨大影响.以高度城市化的上海市为研究区域,基于MERRA-2再分析数据资料和地面观测数据,利用M-K趋势检验、后向轨迹和潜在源贡献函数(potential source contribution function,PSCF)探究了上海市1980~2019年大气BC浓度的时空变化特征及局地排放和区域传输的影响.结果表明:(1)MERRA-2大气BC浓度和地面观测数据具有较好的趋势一致性(R∈[0.68,0.72]),表明MERRA-2再分析资料可以用来有效揭示地面大气BC浓度的长期变化.(2)上海近40年大气BC浓度可分为3个阶段:缓慢增长的"低值"阶段[1980~1986年,(1.75±0.17)μg·m^(-3)],相对稳定的"中值"阶段[1987~1999年,(2.18±0.07)μg·m^(-3)]和波动变化的"高值"阶段[2000~2019年,(3.07±0.31)μg·m^(-3)];就季节变化而言,上海BC浓度总体呈夏季浓度低,冬季浓度高的"U"型模式;受水运货运船舶柴油机等发动机黑碳排放的影响,7月出现BC浓度小高峰.(3)大气污染物诊断质量比及双变量相关分析[R(BC-NO_(2))>R(BC-CO)>R(BC-SO_(2))]表明,交通排放是上海大气BC的主要排放源,尤其是重型柴油车的影响.(4)后向轨迹和PSCF分析发现上海夏季气团以清洁海风为主导,占77.18%;其他季节来自北方的气团超过50%.上海大气BC潜在源区主要分布在中国东部地区,以长三角为中心向外扩张,且扩张方向与后向轨迹方向一致.

基于光衰减法的黑碳气溶胶浓度检测系统设计

在研究一种大气黑碳气溶胶浓度检测系统的基础上,提出了一种基于光衰减法的黑碳气溶胶浓度检测方法。首先,从理论上分析了基于光衰减法的黑碳气溶胶浓度检测与反演。然后,重点介绍了光电检测电路的硬件设计和气溶胶浓度反演算法的软件设计。最后,通过计算机上管理软件显示并分析检测结果。运行结果表明该检测系统达到了预期设计目标。