科研進(jìn)展
青藏高原碳質(zhì)氣溶膠端元的穩(wěn)定碳同位素研究獲新進(jìn)展
近日，國(guó)際期刊《環(huán)境科學(xué)和技術(shù)》（Environmental Science?。Αechnology）發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)與凍土工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究成果Stable Carbon Isotope Signatures of Carbonaceous Aerosol Endmembers in the Tibetan Plateau。該研究詳細(xì)闡釋了青藏高原碳質(zhì)氣溶膠端元的穩(wěn)定碳同位素特征。
碳質(zhì)氣溶膠不僅可以改變大氣輻射平衡，還通過(guò)降低冰雪表面反照率，加速冰川融化。然而由于碳質(zhì)氣溶膠的異質(zhì)性，其來(lái)源識(shí)別和環(huán)境影響評(píng)估具有一定難度。碳同位素（δ13C、Δ14C）技術(shù)是識(shí)別碳質(zhì)氣溶膠來(lái)源的有效工具，不同來(lái)源的碳質(zhì)氣溶膠具有不同的δ13C特征，通過(guò)對(duì)比氣溶膠樣品和已知端元樣品的δ13C值，可確定氣溶膠的來(lái)源。
青藏高原是除南北極以外冰川最為發(fā)育的區(qū)域。在全球變暖的背景下，該區(qū)域大多數(shù)冰川正處于加速退縮狀態(tài)，沉降在冰川表面的碳質(zhì)顆粒物的貢獻(xiàn)不容忽視。因此，明確該區(qū)域碳質(zhì)氣溶膠的來(lái)源對(duì)于應(yīng)對(duì)冰川退縮至關(guān)重要。迄今為止，青藏高原地區(qū)的碳質(zhì)氣溶膠端元數(shù)據(jù)尚未被系統(tǒng)采集和研究，限制了對(duì)這一關(guān)鍵地區(qū)碳質(zhì)氣溶膠來(lái)源和環(huán)境影響的評(píng)估。
鑒于此，研究團(tuán)隊(duì)在青藏高原系統(tǒng)采集了化石燃料（交通和燃煤）排放、生物質(zhì)燃料（牛糞和木材）燃燒排放的大氣顆粒物樣品以及表土樣品。通過(guò)分析樣品中總碳（TC）、水不溶性顆粒碳（WIPC）和元素碳（EC）的δ13C特征發(fā)現(xiàn)，青藏高原碳質(zhì)氣溶膠端元的δ13C值與其他地區(qū)存在顯著差異。由于海拔較高，空氣稀薄，化石燃料燃燒排放顆粒物的δ13C值相對(duì)其他地區(qū)偏負(fù)。由于燃料的特殊性，生物質(zhì)燃料燃燒排放顆粒物的δ13C值則相對(duì)其他地區(qū)偏正。且由于燃燒狀態(tài)的不同，牛糞燃燒以及交通排放顆粒物中不同碳質(zhì)組分（TC、WIPC、EC）的δ13C值存在顯著差異，而煤炭與木材燃燒排放顆粒物中不同碳質(zhì)組分的δ13C值無(wú)顯著差異。細(xì)顆粒表土（小于20μm）的δ13C值與區(qū)域植被類型的變化相關(guān)。
本研究加深了對(duì)青藏高原碳質(zhì)氣溶膠排放特征的理解，有助于準(zhǔn)確解析青藏高原及其周邊地區(qū)碳質(zhì)氣溶膠的來(lái)源，為進(jìn)一步評(píng)估碳質(zhì)氣溶膠對(duì)冰凍圈消融的影響和氣候效應(yīng)提供了數(shù)據(jù)支撐。
西北研究院博士生張超為論文第一作者，李潮流研究員為論文通訊作者。該研究獲得了第二次青藏高原綜合考察研究項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院“西部之光”計(jì)劃和冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的共同資助。
論文鏈接：https：／／doi．org／10.1021／acs．est．3c09357
圖1． 青藏高原化石燃料源的不同碳質(zhì)組分δ13C值分布
圖2． 青藏高原生物質(zhì)燃料源的不同碳質(zhì)組分δ13C值分布
圖3． 青藏高原細(xì)顆粒表土δ13C值的空間分布
