中国秸杆焚烧及民用燃煤棕色碳排放的初步研究

近年来的研究表明,在BC(黑碳)和OC(有机碳)之间,还存在着一种有弱吸光能力的OC,因大多显棕黄色而被称为BrC(brown carbon,棕色碳). 广泛存在的秸杆焚烧和冬季大量民用燃煤的使用,使国内BrC排放严重,但鲜见对其排放量的测算. 采用七波段黑碳仪(aethalometer)方法,对夏季小麦秸杆焚烧过程及冬季民用炉燃煤过程产生的烟气进行现场监测,根据BrC与BC的光谱关联性差别,分化出R_BrC/BC(总光学衰减中BrC和BC的相对贡献). 结果表明:麦秆焚烧和民用燃煤烟气的R_BrC/BC分别为1.754±0.278和0.183±0.142. 借助R_BrC/BC值,结合现有的BC排放清单(2000年),初步推算出中国民用燃煤和秸杆田间焚烧BrC的排放总量(以BC当量计,下同)为(270.6±101.6)Gg,接近同期BC排放量的一半;其中秸杆焚烧的BrC排放量为(175.4±27.8)Gg,约占二者总量的65%;民用燃煤的BrC排放量为(95.2±73.7)Gg,约占35%. 该研究结果可为更全面的BrC排放测算奠定基础,并为研究BrC的大气化学及辐射强迫提供依据.      

棕色碳气溶胶来源、性质、测量与排放估算

随着对碳气溶胶吸光性认识的提高,近年来吸光有机碳——BrC(brown carbon,棕色碳)的吸光问题成为继BC(black carbon,黑碳)之后国际大气环境领域的新热点. 基于已有的研究报道,将BrC大体分为焦油类物质、类腐殖质(HULIS)和其他吸光性有机气溶胶三大类,其来源包括一次排放和二次生成2种. 由于BrC缺少BC所具有的类石墨烯结构,致使颗粒间较为分散,加之含氧官能团比重较高,因而在水及有机溶剂中均有较强的可溶性. BrC的光学性质通常借助AAE(ngstrm吸收波长指数)、MAE(质量吸收效率)、RI(折射率)及SSA(单次散射反照率)来表示,其中由于BrC分子结构中缺少sp2杂化成分,形成了区别于BC的典型特征,即AAE>1(而对于BC,其AAE=1)). 虽然已有借助于光学法、热光法、化学法和质谱法进行BrC测定的报道,但目前没有公认的标准测定方法和参考物质,测定结果实际依赖于选定的测定方式. 在排放估算研究方面,BrC远落后于BC,致使有些排放估算方法多以相伴的BC排放量作为参照. 建议今后对BrC研究应主要面向气候影响、生成机理、测定方法、排放因子与控制策略等领域来展开.