中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生郭子雍與導(dǎo)師畢新慧研究員和張國(guó)華特任研究員等人利用云霧在線(xiàn)觀測(cè)平臺(tái)揭示了云滴中棕色碳的液相形成證據(jù)。相關(guān)研究在該所有機(jī)分析平臺(tái)上完成，近日發(fā)表于《大氣化學(xué)與物理》。
棕色碳是一類(lèi)在近紫外和可見(jiàn)光波段具有強(qiáng)吸收能力的有機(jī)碳質(zhì)氣溶膠，對(duì)云壽命及降水可能產(chǎn)生重要影響。盡管已有實(shí)驗(yàn)室研究表明液相過(guò)程可產(chǎn)生棕色碳，但目前觀測(cè)研究多關(guān)注云水的化學(xué)組成，尚未考慮云中棕色碳的光學(xué)性質(zhì)及演化機(jī)制；且由于缺乏對(duì)活性云滴及未活化顆粒物（間隙顆粒物）的系統(tǒng)觀測(cè)及對(duì)比研究，難以明確云中液相過(guò)程對(duì)棕色碳形成的貢獻(xiàn)。
研究人員利用云霧在線(xiàn)觀測(cè)平臺(tái)在廣東天井山（海拔1690米）開(kāi)展了山帽云的觀測(cè)研究?；诘赜媚媪魈摂M撞擊器PM2.5切割頭與黑碳儀聯(lián)用在線(xiàn)觀測(cè)獲得云滴殘余顆粒（云滴經(jīng)干燥獲得）、云間隙顆粒和無(wú)云期間環(huán)境背景顆粒的光吸收系數(shù)；使用云霧水收集器和中流量采樣器采集了云水和PM2.5濾膜樣品，結(jié)合紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)和熒光分光光度計(jì)等，對(duì)云水和PM2.5樣品中水溶性組分的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比分析，探討了云過(guò)程對(duì)棕色碳形成的影響。
研究報(bào)告了云滴殘余顆粒、云間隙顆粒和無(wú)云期間環(huán)境背景顆粒，以及云水和PM2.5的光學(xué)性質(zhì)，并基于此估算了其中棕色碳一次源和二次形成的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明，云中液相過(guò)程顯著促進(jìn)了棕色碳的形成。云殘余顆粒中有67-85%的棕色碳來(lái)源于二次形成，遠(yuǎn)高于云間隙顆粒（9-23%）和環(huán)境背景顆粒（11-16%）；PMF正交矩陣因子分析也顯示云水中棕色碳的吸光系數(shù)（Abs365nm）主要由二次形成及生物質(zhì)燃燒因子貢獻(xiàn)（>80%）。進(jìn)一步通過(guò)對(duì)比云水與云滴殘余顆粒，PM2.5水溶性組分和云間隙顆粒中棕色碳的光學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)水不溶性棕色碳對(duì)總棕色碳的光吸收有重要貢獻(xiàn)（48-75％）。
該研究基于外場(chǎng)觀測(cè)在線(xiàn)追蹤了云中有機(jī)氣溶膠吸光性質(zhì)的演化過(guò)程，豐富了對(duì)棕色碳形成的認(rèn)識(shí)，可為模型模擬云中棕色碳的形成及效應(yīng)提供參考。
該項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和廣東省杰出青年科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.5194/acp-22-4827-2022
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