地球環境研究所在家用燃燒源元素碳光學特性研究方面取得進展

元素碳（EC）作為氣溶膠重要的吸光性組分，通過直接和間接效應影響大氣氣候系統。含EC氣溶膠來源多樣，導致其混合態（形貌和化學組成）存在差異，直接影響其光學性質，限制了人們對EC氣溶膠輻射效應的準確評估。其中，固體燃料家用燃燒作為EC的一個重要來源，準確表征其排放EC的光吸收能力，對于應對氣候變化有著十分重要的意義。

基于此，氣溶膠理化過程及環境效應團隊通過實驗室模擬生物質和煤炭家用燃燒過程，結合熱光碳分析儀開展碳組分分析，系統研究了633 nm波長下EC的質量吸收效率（MAEEC），并探究了典型診斷比值對不同燃料類型排放的表征作用。同時結合實測MAEEC、EC排放因子和縣級活動數據，建立了關中地區家用燃燒源EC的光學排放清單。研究發現，農作物秸稈燃燒排放的MAEEC值最高（11.2 ± 3.2 m2 g-1），煤炭燃燒排放次之（5.5 ± 2.2 m2 g-1），薪柴燃燒排放最低（3.0 ± 0.9 m2 g-1）。結合碳組分分析，OC/EC 比值是影響MAEEC值的主要因素，這一現象可能歸因于有機碳（OC）包覆產生的透鏡效應，增強了EC的光吸收能力。光學清單結果顯示關中地區2020年家用燃燒源EC的光吸收排放量（LAEEC）為 49.6 Gm2，其中煤炭燃燒貢獻 57%，生物質燃燒貢獻 43%，且光吸收排放存在明顯的區域差異，高值區主要集中在西安和渭南。

該項成果已發表在Atmospheric Research期刊上，工作獲得陜西省自然科學基礎研究計劃（2023-JC-JQ-23）、國家重點研發計劃（2022YFF0802501）、國家自然科學基金（42473086）等項目的聯合資助。論文詳細信息如下：

Zhang, Y., Tian, J*., Wang, M., Wang, J., Liu, H., Zhang, Y., Li, L., Wang, Q*., and Cao, J. (2026). Mass absorption efficiency and optical emission assessment of elemental carbon from residential solid fuel combustion. Atmospheric Research, 336, 108871.

https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2026.108871

圖1.?農作物秸稈、薪柴和煤炭家用燃燒排放EC的質量吸收效率（MAE）。

圖2.關中地區固體燃料家用燃燒源EC的光學排放清單。