南京北郊大气棕碳吸光特性、来源及其季节变化特征

大气棕碳(BrC)是对大气颗粒物中具有吸光能力的一类有机物的总称,其对空气能见度及气候系统均有重要影响.自2021年3月至2022年2月底于南京北郊利用黑碳仪测定了气溶胶中BrC的光吸收系数,利用最小相关性法分别定量一次(BrC_(pri))和二次棕碳(BrC_(sec))贡献,结合后向轨迹、潜在来源和日均变化,分析季节变化特征.结果表明,观测期间BrC的平均光吸收系数(370 nm)为(7.76±7.17)Mm^(-1),对于总气溶胶光吸收贡献率为(22.0±8.8)%.不同波长下棕碳吸光系数在四季呈现U字形变化,即春季和冬季高,夏季和秋季低.BrC_(pri)和BrC_(sec)(370 nm)全年光吸收贡献分别为(62.9±21.4)%和(37.1±21.4)%;前者在四季均占主导,但随着波长增加,BrC_(sec)的贡献逐渐增加并最终占主导(如在660 nm时).除冬季以外,BrC在其他季节受到来自海上气团的显著影响,而冬季受当地及周边地区排放影响更为显著.交通排放在春、夏和秋季对一次排放BrC影响比冬季大,而燃煤和生物质燃烧则对冬季一次排放BrC影响较大.光化学和液相反应过程在不同季节对二次BrC有不同程度的影响,夏季主要来源于光化学反应,而冬季则主要来源于液相反应,而这两种反应也均是春季和秋季二次BrC重要生成途径.

西安市大气棕碳污染特性及发色团种类

为探究西安市大气棕碳(BrC)的光学特性及化学组成,利用大气颗粒物采样器和吸附剂同时采集了颗粒相和气相大气样品,并运用紫外-可见分光光度计和三维荧光光度计测定了样品中BrC的吸光和荧光特性,基于平行因子分析(PARAFAC)法解析三维荧光光谱得到BrC的种类和组成信息.结果表明,在波长为365 nm时,颗粒相和气相BrC的吸光度分别为(13.8±7.9) Mm_(-1)和(8.0±3.1) Mm_(-1),两者占比分别为63%和37%.本研究并未发现气相和颗粒相BrC吸光度之间有显著的相关性.PARAFAC结果表明,西安市大气BrC含有类腐殖质发色团、类酚类发色团和类蛋白发色团,而它们分别在气相和颗粒相BrC中的占比是不同的,类腐殖质发色团和类蛋白发色团在颗粒相中分布较多,分别为41%和36%,而气相中主要包含酚类发色团,其占比为78%.本研究结果揭示了气相BrC也可能是贡献大气正辐射强迫的重要因子,以及参与大气光化学反应的重要大气组分,将来的研究需要给予足够重视和关注.

南京北郊PM_(2.5)中有机组分的吸光性质及来源

对南京北郊2018年9月~2019年9月PM_(2.5)中有机组分的吸光性质进行了研究,并利用PM_(2.5)化学组成及主成分分析法分析该地区吸光性有机碳(棕碳,brown carbon,BrC)的主要来源.结果表明,水溶性有机碳(water-soluble organic carbon,WSOC)和甲醇可提取有机碳(methanol extractable organic carbon,MEOC)在365 nm处光吸收系数(Abs365,w和Abs365,m)的平均值分别为(3.22±2.18)Mm_(-1)和(7.69±4.93)Mm_(-1).Abs_(365),w和Abs_(365),m分别与WSOC(r=0.72,P<0.01)和MEOC(r=0.62,P=0.04)的质量浓度显著相关,均表现为冬高夏低,夜高昼低的时间变化特征.这可归结于冬季和夜间的气象特征(例如边界层高度降低和大气稳定度升高)、冬季一次源排放的增加以及夏季和白天更强的"光漂白作用".Abs365,m/Abs365,w的年均值(2.60±0.92)远高于MEOC/WSOC(质量浓度比值,1.37±0.30),表明MEOC中非水溶性组分的吸光作用更强,在BrC的吸光作用中占主导地位.WSOC、MEOC、Abs_(365),m和K^(+)均未表现出强相关性(r<0.60),因此生物质燃烧不是该地区BrC的主要一次来源.WSOC和MEOC质量吸收效率(MAE365,w和MAE365,m)及其比值(MAE_(365),m/MAE_(365),w)的季节变化和Abs_(365)相同.MEOC中非水溶性组分的MAE365[(4.10±5.15)m^(2)·g^(-1)]分别是MAE365,w和MAE365,m的6.0和2.9倍,支持BrC的吸光作用受非水溶性有机组分主导这一推断.和WSOC的埃氏吸收指数(?WSOC)相比,MEOC的埃氏吸收指数(?MEOC)随时间变化更显著,这可能与非水溶性吸光组分排放的季节变化有关.主成分分析结果显示,本研究PM_(2.5)中有机组分的吸光作用主要来源于二次形成过程和人为活动相关的一次排放,而不是生物质燃烧.