研究人員利用雙碳同位素技術揭示珠三角黑碳減排成效

　　中國科學院廣州地球化學研究所（以下簡稱廣州地化所）研究員張干團隊與合作者利用雙碳同位素技術，揭示了珠三角地區2008-2018年間大氣黑碳濃度和來源變化，量化了我國《大氣污染防治行動計劃》執行以來燃煤、石油燃燒、生物質燃燒等三大類主要排放源對區域大氣黑碳減排的貢獻，發現當前廣泛使用的排放清單系統性地低估了生物質燃燒對黑碳的貢獻。相關成果8月25日發表于美國《國家科學院院刊》（PNAS）。

　　2008-2018年間珠江三角洲大氣黑碳濃度的變化。研究團隊供圖，下同

　　“該研究對未來的空氣污染治理和氣候變化研究具有重要意義。”論文第一通訊作者張干表示，該研究得到國家自然科學基金重大項目“黑碳物質的地球化學行為與效應”等的資助。

　　黑碳是PM2.5污染的主要成分之一，也是一種強效的短壽命氣候污染物，吸收太陽輻射、加速全球變暖。黑碳主要來自化石燃料（如煤、石油）和生物質（如薪柴、農業廢棄物）的不完全燃燒。為改善空氣質量，我國自2013年起實施了《大氣污染防治行動計劃》，并取得了顯著成效。在此期間，黑碳的減排效果如何？不同來源的貢獻度是多少？無疑是評估相關治理政策黑碳減排效力的首要問題。已有研究主要依賴基于排放因子和源活動水平的“自下而上”的排放清單進行，其結果的準確性一直受到挑戰。

　　雙碳同位素源解析結果（紅色）與現有排放清單（藍色）中生物質燃燒對黑碳貢獻對比。

　　針對這一問題，來自廣州地化所、暨南大學、香港科技大學、香港科技大學（廣州）、瑞典斯德哥爾摩大學等國內外多個研究機構的科研人員組成聯合研究團隊，對珠三角2008-2018年連續11年間的大氣顆粒物樣品進行了系統的放射性碳同位素豐度（14C）和穩定碳同位素組成（δ13C）測量，揭示出大氣黑碳的濃度和來源變化趨勢。研究結果顯示，珠三角大氣黑碳濃度在2008-2018年間呈顯著下降趨勢，尤其經《大氣污染防治行動計劃》的實施，黑碳濃度大幅降低了41%，表明珠三角在黑碳減排上取得了重大成就。

　　基于Δ14C-δ13C同位素數據集并結合貝葉斯模型，研究團隊對2008-2018年間大氣黑碳的來源進行了識別和量化。結果表明，燃煤、石油燃燒和生物質燃燒對黑碳的貢獻范圍分別為31-44%、28-47%和11-40%。《大氣污染防治行動計劃》實施期間，不同來源的黑碳濃度貢獻均發生顯著下降，其中，燃煤和石油燃燒貢獻的黑碳濃度均下降約43%，生物質燃燒貢獻的黑碳濃度下降了約34%。這表明，雖然對三大類黑碳排放源的管控均取得了顯著效果，但珠三角對燃煤、燃油黑碳排放的管控效果，要更優于對生物質燃燒黑碳排放的管控。

　　廣州地化所研究員張干（中）、博士后姜帆（左）和暨南大學副教授劉俊文（右）在廣州地化所環境加速器質譜實驗室。

　　進一步對比了2008-2018年“自上而下”的同位素觀測結果與“自下而上”的黑碳排放清單數據，研究團隊發現兩者存在顯著的差異。其中，現有排放清單中生物質燃燒對黑碳的貢獻僅為4%至9%，而雙碳同位素源解析結果中生物質燃燒對黑碳的貢獻則為21%至32%。這意味著，當前評估空氣質量改善和制定減排策略時所依賴的排放清單，可能在較大程度上低估了生物質燃燒對大氣黑碳的貢獻。

　　因此，政策制定者在集中精力于化石燃料燃燒減排的同時，也應及時確定和彌合現有黑碳排放清單中可能存在的“盲區”，以保障對生物質燃燒黑碳排放的進一步精準管控。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2500843122