青藏高原碳质气溶胶端元的稳定碳同位素研究获新进展
发表日期:2024-06-04来源：
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近日，国际期刊《环境科学和技术》（Environmental Science & Technology）发表了中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学与冻土工程重点实验室研究成果Stable Carbon Isotope Signatures of Carbonaceous Aerosol Endmembers in the Tibetan Plateau。该研究详细阐释了青藏高原碳质气溶胶端元的稳定碳同位素特征。
碳质气溶胶不仅可以改变大气辐射平衡，还通过降低冰雪表面反照率，加速冰川融化。然而由于碳质气溶胶的异质性，其来源识别和环境影响评估具有一定难度。碳同位素（δ13C、Δ14C）技术是识别碳质气溶胶来源的有效工具，不同来源的碳质气溶胶具有不同的δ13C特征，通过对比气溶胶样品和已知端元样品的δ13C值，可确定气溶胶的来源。
青藏高原是除南北极以外冰川最为发育的区域。在全球变暖的背景下，该区域大多数冰川正处于加速退缩状态，沉降在冰川表面的碳质颗粒物的贡献不容忽视。因此，明确该区域碳质气溶胶的来源对于应对冰川退缩至关重要。迄今为止，青藏高原地区的碳质气溶胶端元数据尚未被系统采集和研究，限制了对这一关键地区碳质气溶胶来源和环境影响的评估。
鉴于此，研究团队在青藏高原系统采集了化石燃料（交通和燃煤）排放、生物质燃料（牛粪和木材）燃烧排放的大气颗粒物样品以及表土样品。通过分析样品中总碳（TC）、水不溶性颗粒碳（WIPC）和元素碳（EC）的δ13C特征发现，青藏高原碳质气溶胶端元的δ13C值与其他地区存在显著差异。由于海拔较高，空气稀薄，化石燃料燃烧排放颗粒物的δ13C值相对其他地区偏负。由于燃料的特殊性，生物质燃料燃烧排放颗粒物的δ13C值则相对其他地区偏正。且由于燃烧状态的不同，牛粪燃烧以及交通排放颗粒物中不同碳质组分（TC、WIPC、EC）的δ13C值存在显著差异，而煤炭与木材燃烧排放颗粒物中不同碳质组分的δ13C值无显著差异。细颗粒表土（小于20μm）的δ13C值与区域植被类型的变化相关。
本研究加深了对青藏高原碳质气溶胶排放特征的理解，有助于准确解析青藏高原及其周边地区碳质气溶胶的来源，为进一步评估碳质气溶胶对冰冻圈消融的影响和气候效应提供了数据支撑。
西北研究院博士生张超为论文第一作者，李潮流研究员为论文通讯作者。该研究获得了第二次青藏高原综合考察研究项目、中国科学院“西部之光”计划和冰冻圈科学国家重点实验室的共同资助。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c09357
图1. 青藏高原化石燃料源的不同碳质组分δ13C值分布
图2. 青藏高原生物质燃料源的不同碳质组分δ13C值分布
图3. 青藏高原细颗粒表土δ13C值的空间分布
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