老化过程对大气黑碳颗粒物性质及其气候效应的影响

发布时间：2024-03-23 10:14

　　黑碳颗粒物是人类活动排放到大气中的重要温室物种,但对其气候效应的认知仍然存在很大的不确定性.老化过程对黑碳颗粒物性质的改变,是造成这种不确定性的重要来源.针对黑碳老化这一研究热点,本文综述了国内外基于实验室和外场研究的进展,从影响黑碳微观性质的角度出发,总结梳理了老化过程对黑碳混合态,包括形貌和化学组分的影响,并在此基础上,探讨了与气候效应相关的黑碳颗粒物的吸光性、吸湿性、云凝结核与冰核活性在老化过程中的变化.伴随着老化过程的进行,黑碳颗粒物由初始的外混态向内混态转变,形貌由枝杈状结构经填充-塌缩-持续被包裹的过程逐渐演变成近似球形的核壳结构.黑碳颗粒物中的化学组分在排放初期会受到共同排放组分的影响,并在老化过程中表现出二次组分增加的趋势.由于包裹物在黑碳外层的累积,老化过程会导致黑碳颗粒物吸光性的增强,但增强倍数受到包裹物厚度、形貌和化学组分的共同影响.并且,在讨论颗粒物群体的吸光增强倍数时,黑碳颗粒物之间混合态的非均一性也需要纳入考虑.老化过程会增强黑碳颗粒物的吸湿性与云凝结核活性,这与包裹物本身的性质密切相关,但相关的外场研究还十分缺乏.针对黑碳颗粒物是否具有冰核活性以及老化过程...

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【部分图文】：

图4(网络版彩色)透镜效应示意图.改自文献[70]

其中,σabs是吸光截面,MAC是质量吸光截面,σabs,uncoated和MACuncoated分别是未被包裹时的吸光截面和质量吸光截面.图5总结了现有研究基于实验室和外场观测得到的吸光增强倍数.早期的实验室研究使用不同的包裹物均得到了较高的Eabs值.Schnaiter[33....

图1(网络版彩色)不同人为源排放的黑碳总量在全球(a)与中国(b)的年际变化(1750～2014年).数据来自文献[3]

黑碳颗粒物独特的性质和老化过程使其在影响全球气候、加剧区域大气污染以及人体健康效应等方面扮演了重要的角色.(1)影响全球辐射平衡:黑碳颗粒物影响全球辐射平衡的途径复杂,它既可以通过对光的吸收和散射产生直接的辐射强迫,又可以通过参与云的形成以及沉降到冰/雪表面后对地表反照率的改变等....

图3(网络版彩色)实际大气中采集到的不同形貌类型的黑碳颗粒物电子显微镜图.(a1)[58]和(a2)[48]为裸露型或薄覆层型;(b1)[58]和(b2)[59]为部分包裹型;(c1)[59]和(c2)[48]为附着型;(d1)[60]和(d2)[54]为核壳型

实际大气中,完全外混的黑碳颗粒物几乎是不存在的,所以准确来讲,大气中的黑碳颗粒物应该被称为“含黑碳的颗粒物”(BC-containingparticles)[1].据此,黑碳颗粒物的形貌(morphology)指的是同时含有黑碳和其他化学组分的颗粒物的形貌特征.基于外场观测采集....

图2(网络版彩色)黑碳颗粒物的来源、老化过程与气候效应

图1(网络版彩色)不同人为源排放的黑碳总量在全球(a)与中国(b)的年际变化(1750～2014年).数据来自文献[3]2黑碳老化的研究方法

本文编号：3935771