研究人员利用双碳同位素技术揭示珠三角黑碳减排成效

　　中国科学院广州地球化学研究所（以下简称广州地化所）研究员张干团队与合作者利用双碳同位素技术，揭示了珠三角地区2008-2018年间大气黑碳浓度和来源变化，量化了我国《大气污染防治行动计划》执行以来燃煤、石油燃烧、生物质燃烧等三大类主要排放源对区域大气黑碳减排的贡献，发现当前广泛使用的排放清单系统性地低估了生物质燃烧对黑碳的贡献。相关成果8月25日发表于美国《国家科学院院刊》（PNAS）。

　　2008-2018年间珠江三角洲大气黑碳浓度的变化。研究团队供图，下同

　　“该研究对未来的空气污染治理和气候变化研究具有重要意义。”论文第一通讯作者张干表示，该研究得到国家自然科学基金重大项目“黑碳物质的地球化学行为与效应”等的资助。

　　黑碳是PM2.5污染的主要成分之一，也是一种强效的短寿命气候污染物，吸收太阳辐射、加速全球变暖。黑碳主要来自化石燃料（如煤、石油）和生物质（如薪柴、农业废弃物）的不完全燃烧。为改善空气质量，我国自2013年起实施了《大气污染防治行动计划》，并取得了显著成效。在此期间，黑碳的减排效果如何？不同来源的贡献度是多少？无疑是评估相关治理政策黑碳减排效力的首要问题。已有研究主要依赖基于排放因子和源活动水平的“自下而上”的排放清单进行，其结果的准确性一直受到挑战。

　　双碳同位素源解析结果（红色）与现有排放清单（蓝色）中生物质燃烧对黑碳贡献对比。

　　针对这一问题，来自广州地化所、暨南大学、香港科技大学、香港科技大学（广州）、瑞典斯德哥尔摩大学等国内外多个研究机构的科研人员组成联合研究团队，对珠三角2008-2018年连续11年间的大气颗粒物样品进行了系统的放射性碳同位素丰度（14C）和稳定碳同位素组成（δ13C）测量，揭示出大气黑碳的浓度和来源变化趋势。研究结果显示，珠三角大气黑碳浓度在2008-2018年间呈显著下降趋势，尤其经《大气污染防治行动计划》的实施，黑碳浓度大幅降低了41%，表明珠三角在黑碳减排上取得了重大成就。

　　基于Δ14C-δ13C同位素数据集并结合贝叶斯模型，研究团队对2008-2018年间大气黑碳的来源进行了识别和量化。结果表明，燃煤、石油燃烧和生物质燃烧对黑碳的贡献范围分别为31-44%、28-47%和11-40%。《大气污染防治行动计划》实施期间，不同来源的黑碳浓度贡献均发生显著下降，其中，燃煤和石油燃烧贡献的黑碳浓度均下降约43%，生物质燃烧贡献的黑碳浓度下降了约34%。这表明，虽然对三大类黑碳排放源的管控均取得了显著效果，但珠三角对燃煤、燃油黑碳排放的管控效果，要更优于对生物质燃烧黑碳排放的管控。

　　广州地化所研究员张干（中）、博士后姜帆（左）和暨南大学副教授刘俊文（右）在广州地化所环境加速器质谱实验室。

　　进一步对比了2008-2018年“自上而下”的同位素观测结果与“自下而上”的黑碳排放清单数据，研究团队发现两者存在显著的差异。其中，现有排放清单中生物质燃烧对黑碳的贡献仅为4%至9%，而双碳同位素源解析结果中生物质燃烧对黑碳的贡献则为21%至32%。这意味着，当前评估空气质量改善和制定减排策略时所依赖的排放清单，可能在较大程度上低估了生物质燃烧对大气黑碳的贡献。

　　因此，政策制定者在集中精力于化石燃料燃烧减排的同时，也应及时确定和弥合现有黑碳排放清单中可能存在的“盲区”，以保障对生物质燃烧黑碳排放的进一步精准管控。

　　相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2500843122