中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機地球化學(xué)國家重點實驗室博士生郭子雍與導(dǎo)師畢新慧研究員和張國華特任研究員等人利用云霧在線觀測平臺揭示了云滴中棕色碳的液相形成證據(jù)。相關(guān)研究在該所有機分析平臺上完成，近日發(fā)表于《大氣化學(xué)與物理》。
棕色碳是一類在近紫外和可見光波段具有強吸收能力的有機碳質(zhì)氣溶膠，對云壽命及降水可能產(chǎn)生重要影響。盡管已有實驗室研究表明液相過程可產(chǎn)生棕色碳，但目前觀測研究多關(guān)注云水的化學(xué)組成，尚未考慮云中棕色碳的光學(xué)性質(zhì)及演化機制；且由于缺乏對活性云滴及未活化顆粒物（間隙顆粒物）的系統(tǒng)觀測及對比研究，難以明確云中液相過程對棕色碳形成的貢獻。
研究人員利用云霧在線觀測平臺在廣東天井山（海拔1690米）開展了山帽云的觀測研究。基于地用逆流虛擬撞擊器PM2.5切割頭與黑碳儀聯(lián)用在線觀測獲得云滴殘余顆粒（云滴經(jīng)干燥獲得）、云間隙顆粒和無云期間環(huán)境背景顆粒的光吸收系數(shù)；使用云霧水收集器和中流量采樣器采集了云水和PM2.5濾膜樣品，結(jié)合紫外-可見分光光度計和熒光分光光度計等，對云水和PM2.5樣品中水溶性組分的光學(xué)性質(zhì)進行了對比分析，探討了云過程對棕色碳形成的影響。
研究報告了云滴殘余顆粒、云間隙顆粒和無云期間環(huán)境背景顆粒，以及云水和PM2.5的光學(xué)性質(zhì)，并基于此估算了其中棕色碳一次源和二次形成的貢獻。結(jié)果表明，云中液相過程顯著促進了棕色碳的形成。云殘余顆粒中有67-85%的棕色碳來源于二次形成，遠高于云間隙顆粒（9-23%）和環(huán)境背景顆粒（11-16%）；PMF正交矩陣因子分析也顯示云水中棕色碳的吸光系數(shù)（Abs365nm）主要由二次形成及生物質(zhì)燃燒因子貢獻（>80%）。進一步通過對比云水與云滴殘余顆粒，PM2.5水溶性組分和云間隙顆粒中棕色碳的光學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)水不溶性棕色碳對總棕色碳的光吸收有重要貢獻（48-75％）。
該研究基于外場觀測在線追蹤了云中有機氣溶膠吸光性質(zhì)的演化過程，豐富了對棕色碳形成的認識，可為模型模擬云中棕色碳的形成及效應(yīng)提供參考。
該項工作得到了國家自然科學(xué)基金和廣東省杰出青年科學(xué)基金等項目資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.5194/acp-22-4827-2022
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