地球環(huán)境研究所在家用燃燒源元素碳光學(xué)特性研究方面取得進(jìn)展

元素碳（EC）作為氣溶膠重要的吸光性組分，通過直接和間接效應(yīng)影響大氣氣候系統(tǒng)。含EC氣溶膠來源多樣，導(dǎo)致其混合態(tài)（形貌和化學(xué)組成）存在差異，直接影響其光學(xué)性質(zhì)，限制了人們對EC氣溶膠輻射效應(yīng)的準(zhǔn)確評估。其中，固體燃料家用燃燒作為EC的一個(gè)重要來源，準(zhǔn)確表征其排放EC的光吸收能力，對于應(yīng)對氣候變化有著十分重要的意義。

基于此，氣溶膠理化過程及環(huán)境效應(yīng)團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)室模擬生物質(zhì)和煤炭家用燃燒過程，結(jié)合熱光碳分析儀開展碳組分分析，系統(tǒng)研究了633 nm波長下EC的質(zhì)量吸收效率（MAEEC），并探究了典型診斷比值對不同燃料類型排放的表征作用。同時(shí)結(jié)合實(shí)測MAEEC、EC排放因子和縣級活動(dòng)數(shù)據(jù)，建立了關(guān)中地區(qū)家用燃燒源EC的光學(xué)排放清單。研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)作物秸稈燃燒排放的MAEEC值最高（11.2 ± 3.2 m2 g-1），煤炭燃燒排放次之（5.5 ± 2.2 m2 g-1），薪柴燃燒排放最低（3.0 ± 0.9 m2 g-1）。結(jié)合碳組分分析，OC/EC 比值是影響MAEEC值的主要因素，這一現(xiàn)象可能歸因于有機(jī)碳（OC）包覆產(chǎn)生的透鏡效應(yīng)，增強(qiáng)了EC的光吸收能力。光學(xué)清單結(jié)果顯示關(guān)中地區(qū)2020年家用燃燒源EC的光吸收排放量（LAEEC）為 49.6 Gm2，其中煤炭燃燒貢獻(xiàn) 57%，生物質(zhì)燃燒貢獻(xiàn) 43%，且光吸收排放存在明顯的區(qū)域差異，高值區(qū)主要集中在西安和渭南。

該項(xiàng)成果已發(fā)表在Atmospheric Research期刊上，工作獲得陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃（2023-JC-JQ-23）、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFF0802501）、國家自然科學(xué)基金（42473086）等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。論文詳細(xì)信息如下：

Zhang, Y., Tian, J*., Wang, M., Wang, J., Liu, H., Zhang, Y., Li, L., Wang, Q*., and Cao, J. (2026). Mass absorption efficiency and optical emission assessment of elemental carbon from residential solid fuel combustion. Atmospheric Research, 336, 108871.

https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2026.108871

圖1.?農(nóng)作物秸稈、薪柴和煤炭家用燃燒排放EC的質(zhì)量吸收效率（MAE）。

圖2.關(guān)中地區(qū)固體燃料家用燃燒源EC的光學(xué)排放清單。