西安冬季不同大气污染状况下棕碳光学特征及辐射强迫

作者：屈垚; 刘卉昆; 周岳; 张勇; 时迎强; 师菊莲; 王楠; 朱崇抒

来源：中国环境科学, 2022, 1-9.

DOI：10.19674/j.cnki.issn1000-6923.20220616.005

• 西安
• 棕碳
• 光学吸收
• 辐射强迫

为探讨西安冬季不同大气污染状况(污染天和清洁天)大气细粒子(PM_(2.5):particulate matter with an aerodynamic diameter less than 2.5μm)及其一次棕碳(BrC_(pri): primary brown carbon)和二次棕碳(BrC_(sec): secondary brown carbon)的光学特征及辐射效应，开展了高分辨率多波段光学参数观测，获得PM_(2.5)多波段光学吸收系数(b_(abs): absorption coefficient)，通过进一步数据分析得到BrC_(pri)和BrC_(sec)的光谱依赖指数(AAE: absorption ?ngstr?m exponent)及其相对黑碳(BC: black carbon)的辐射强迫.结果显示，污染天时段370nm光学吸收(b_(abs)(370))和880nm光学吸收(b_(abs)(880))均值分别为733±311Mm~(-1)和185± 80Mm~(-1)，分别高出清洁天约5.9倍和6.2倍.清洁天PM_(2.5)的AAE在1.08～2.09之间，变化幅度大于污染天(1.28～1.79).清洁天棕碳光学吸收(b_(abs)(BrC))在370nm波长对总吸收占比高于污染天，均超过30%.一次棕碳光学吸收(b_(abs)(BrC_(pri)))在清洁天和污染天均对b_(abs)(BrC)呈现高贡献，占比范围分别为76%～86%和82%～91%，说明一次排放仍然是造成西安冬季污染的重要原因.清洁天BrC、BrC_(pri)和BrC_(sec)的AAE均值分别为4.42、4.31和4.78，均高于污染天，说明清洁天粒子等效直径相对较小，老化程度较高导致BrC的高光谱依赖性.b_(abs)(BrC_(sec))日内变化表明污染天凌晨高湿条件下的液相反应可能是BrC_(sec)形成的主要机制，比清洁天更为强烈，而污染天日间BrC_(sec)受光漂白的影响较大.最后估算了BrC_(pri)和BrC_(sec)的辐射强迫效应，在紫外波段(300～400nm)，污染天BrC_(pri)和BrC_(sec)相对BC的辐射强迫分别为62%和16%，而清洁天分别为59%和23%，表明BrC_(pri)和BrC_(sec)在西安冬季的辐射强迫效应不容忽视.

• 单位
  中国科学院; 黄土与第四纪地质国家重点实验室; 中国科学院地球环境研究所