地球环境研究所在家用燃烧源元素碳光学特性研究方面取得进展

元素碳（EC）作为气溶胶重要的吸光性组分，通过直接和间接效应影响大气气候系统。含EC气溶胶来源多样，导致其混合态（形貌和化学组成）存在差异，直接影响其光学性质，限制了人们对EC气溶胶辐射效应的准确评估。其中，固体燃料家用燃烧作为EC的一个重要来源，准确表征其排放EC的光吸收能力，对于应对气候变化有着十分重要的意义。

基于此，气溶胶理化过程及环境效应团队通过实验室模拟生物质和煤炭家用燃烧过程，结合热光碳分析仪开展碳组分分析，系统研究了633 nm波长下EC的质量吸收效率（MAEEC），并探究了典型诊断比值对不同燃料类型排放的表征作用。同时结合实测MAEEC、EC排放因子和县级活动数据，建立了关中地区家用燃烧源EC的光学排放清单。研究发现，农作物秸秆燃烧排放的MAEEC值最高（11.2 ± 3.2 m2 g-1），煤炭燃烧排放次之（5.5 ± 2.2 m2 g-1），薪柴燃烧排放最低（3.0 ± 0.9 m2 g-1）。结合碳组分分析，OC/EC 比值是影响MAEEC值的主要因素，这一现象可能归因于有机碳（OC）包覆产生的透镜效应，增强了EC的光吸收能力。光学清单结果显示关中地区2020年家用燃烧源EC的光吸收排放量（LAEEC）为 49.6 Gm2，其中煤炭燃烧贡献 57%，生物质燃烧贡献 43%，且光吸收排放存在明显的区域差异，高值区主要集中在西安和渭南。

该项成果已发表在Atmospheric Research期刊上，工作获得陕西省自然科学基础研究计划（2023-JC-JQ-23）、国家重点研发计划（2022YFF0802501）、国家自然科学基金（42473086）等项目的联合资助。论文详细信息如下：

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

图1. 农作物秸秆、薪柴和煤炭家用燃烧排放EC的质量吸收效率（MAE）。

图2.关中地区固体燃料家用燃烧源EC的光学排放清单。