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epaper.cenews.com.cn/html/2023-02/22/content_84100.htm

　　近日，中核集團(tuán)中國原子能科學(xué)研究院核物理所中子活化分析團(tuán)隊(duì)，采用核分析技術(shù)追蹤大氣中的黑碳，分析它的主要產(chǎn)生來源，為大氣污染治理提供科學(xué)參考依據(jù)。

　　黑碳又稱大氣污染的“黑色幽靈”，是PM2.5和煙塵的主要成分，也是全球氣候變暖的主要“元兇”之一。

　　研究團(tuán)隊(duì)成員之一肖才錦告訴記者，他們對(duì)北京市房山區(qū)新鎮(zhèn)街道開展了長達(dá)7年大氣顆粒物濃度監(jiān)測(cè)，運(yùn)用單波段和多波段光吸收黑碳儀來測(cè)量黑碳?xì)馊苣z濃度，結(jié)合中子活化分析、質(zhì)子熒光分析等核分析技術(shù)，最終確定了污染來源。

　　研究結(jié)果表明，2013年—2019年，新鎮(zhèn)地區(qū)黑碳?xì)馊苣z濃度呈現(xiàn)秋冬高、春夏低的特征，整體呈逐年下降趨勢(shì)。在大多數(shù)月份中，化石燃料和交通排放是黑碳的主要來源。

　　愛“吃”太陽光的黑碳

　　黑碳是由化石燃料和生物質(zhì)燃料不完全燃燒所產(chǎn)生的、具有強(qiáng)光吸收成分的難熔碳質(zhì)氣溶膠。雖然黑碳在PM2.5中占比較小，但它能強(qiáng)力吸收太陽光線，影響地球和大氣系統(tǒng)能量分布及氣候，被認(rèn)為是影響全球變暖的主要因素之一。

　　此前科研人員發(fā)現(xiàn)，黑碳是導(dǎo)致青藏高原冰川消融的重要因素之一。由于黑碳特別愛“吃”太陽光，將太陽光“鎖”在了青藏高原雪表，降低了冰雪對(duì)陽光的反射能力，導(dǎo)致高原冰川消融增加約20%，并使得積雪期減少3天—4天。

　　更早之前還有研究表明，黑碳還可冷卻地表并加熱1公里—2公里高度的大氣形成增溫層，像個(gè)“穹頂”籠罩在城市上空，并將污染排放限制在更低高度，從而加劇城市空氣污染。

　　近年來，不少專家呼吁控制黑碳可望獲得更大的環(huán)境健康效益。而且，由于黑碳在大氣中留存時(shí)間短，嚴(yán)格控制可能會(huì)起到立竿見影的效果。

　　這次，原子能院物理研究所進(jìn)行采樣分析和數(shù)據(jù)研究，就是旨在為治理黑碳提供科學(xué)依據(jù)。

　　化石燃料和交通運(yùn)輸是主要來源

　　那么，怎么“看見”黑碳并對(duì)其進(jìn)行溯源?

　　“大氣顆粒物中含有碳、氧、氮、金屬等元素，這些特征元素含量及其同位素豐度，是進(jìn)行大氣污染溯源的重要指標(biāo)。我們憑借核分析技術(shù)，能夠高準(zhǔn)度分析和采集大氣污染源中元素和同位素的‘指紋’，為污染精細(xì)化源解析提供技術(shù)支撐?！毙げ佩\說。

　　他進(jìn)一步解釋，核分析技術(shù)是利用中子、光子、離子、正電子與物質(zhì)的原子或原子核的相互作用，采用核物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)，研究物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)的技術(shù)方法，它是核科學(xué)技術(shù)的重要領(lǐng)域，包括活化分析、離子束分析、核效應(yīng)分析等技術(shù)方法。在元素、同位素分析，尤其是在微量、痕量分析領(lǐng)域具有十分重要的地位。

　　本次研究結(jié)果顯示，2013年—2019年，采樣地區(qū)黑碳濃度在2014年達(dá)到峰值，之后逐年下降。7年間，黑碳濃度大于20微克/立方米的天數(shù)占總樣本的4%，濃度大于10微克/立方米的天數(shù)占樣本總量的14%。并且，黑碳濃度高的當(dāng)天通常也是霧霾天。

　　就季節(jié)來看，黑碳濃度呈現(xiàn)秋冬高、春夏低的特點(diǎn)，黑碳的平均濃度在冬天是夏天的1.62倍，秋冬季黑碳對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)相較于春夏季更高。這主要是由于冬季低溫、干燥、少風(fēng)，使得污染物在近地層中擴(kuò)散并逐漸積聚，冬季的污染源也變得更加復(fù)雜，如燃煤供暖、交通和工業(yè)等污染排放量較大。此外，研究發(fā)現(xiàn)，雨水對(duì)黑碳有沖刷作用，非雨季黑碳濃度為雨季濃度的1.22倍。

　　就黑碳來源看，數(shù)據(jù)顯示，黑碳與NO2、SO2和CO的月變化相似，存在正相關(guān)關(guān)系。而這些氣體和黑碳采用相同的燃燒工藝生產(chǎn)，它表明，運(yùn)輸來源和煤炭排放對(duì)黑碳有顯著貢獻(xiàn)。綜合分析結(jié)果表明，化石燃料和交通運(yùn)輸是該地區(qū)大部分時(shí)間內(nèi)黑碳的主要來源。

　　肖才錦表示，這項(xiàng)研究源于原子能院參加的國際原子能機(jī)構(gòu)亞太區(qū)域合作項(xiàng)目“核分析用于大氣污染研究”。此前，項(xiàng)目對(duì)北京地區(qū)PM2.5/PM10源解析、霧霾形成機(jī)制、生物監(jiān)測(cè)器、沙塵暴、人工降雨、森林火災(zāi)等進(jìn)行了研究。近年來，原子能院在大氣污染源解析、灰霾成因與控制技術(shù)等國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目中承擔(dān)著核分析相關(guān)的儀器開發(fā)和指紋元素/同位素檢測(cè)工作，下一步，將持續(xù)積極推動(dòng)核分析技術(shù)在環(huán)境與大氣污染源解析領(lǐng)域的研究和應(yīng)用。