第七届青年地学论坛

黑碳颗粒（Black Cabon或soot）的形貌和混合状态是影响其吸光能力和气候效应的两个主要因素。虽然已有多项针对城市或背景大气中的黑碳颗粒老化的外场或烟雾箱研究，但追踪同一气团传输过程中黑碳颗粒的老化仍具有很大的挑战性。亚洲沙尘气团可携带沙尘和人为源气溶胶穿过东亚进入西北平洋，可以为探究长距离传输中黑碳颗粒的老化提供理想的机会。
本研究首次利用亚洲沙尘气团传输追踪黑碳颗粒的老化过程。在2014年三月一次亚洲沙尘事件中，利用气溶胶单颗粒采样技术在本次沙尘传输通道上的济南、青岛和日本天草三地采集气溶胶样品。利用透射电镜（TEM）将黑碳颗粒分为三类混合状态：新鲜（fresh）、部分包裹（partially embedded）和完全包裹（fully embedded）。
定量分析发现黑碳颗粒在济南以新鲜黑碳占比最高（71%），在青岛以部分包裹黑碳为主（68%），到天草以完全包裹黑碳为主（84%）。分形维数（fractal dimension）和形状因子（Shape Factor）分析显示黑碳颗粒形貌在传输过程中逐渐由链状不规则变为紧实。
利用后向气流轨迹模型（HYSPLIT），本研究估算了气团在三个采样点之间的传输时间，济南与青岛之间间隔为3小时，青岛与天草之间间隔约为30小时。根据单个颗粒的总粒径（D_p）和黑碳核粒径（D_core），获得了黑碳颗粒的包裹层体积，发现包裹层体积从济南到青岛增加了152%，从青岛到天草增加了609%，其包裹层体积增长率分别为50.7%/h和20.3%/h。黑碳颗粒包裹层体积增长率在大陆大气（济南至青岛）和海洋大气（青岛至天草）中差别明显。
本研究不仅为黑碳在长距离传输中的老化过程提供了直接观测证据，而且有助于了解黑碳在不同环境空气中的形貌变化。目前的区域模型应考虑东亚地区黑碳颗粒形貌和混合状态的演变对其光学特性的影响。

黑碳,单颗粒,形貌,混合状态