黑碳(BC)气溶胶是大气中最主要的吸光性颗粒态物质,其对全球变暖的贡献是近十年来科学界的研究热点,BC的减排被寄望于可以在较短时间内起到缓解气候变化的作用.然而,目前 BC光学性质的不确定性依然很大,限制了人们对其气候效应影响的准确预测.BC对太阳光的吸收强度受到BC与其他气溶胶组分在单个颗粒中混合态的显著影响,非吸光性物质在BC颗粒外层的包裹(即BC处于内混态)可以产生光聚焦效应而增大BC的吸光截面.以往的理论模型研究表明,内混态对BC吸光强度的放大作用可达2倍.然而,以往受技术条件所限对实际大气中内混态对BC吸光强度影响的测量几乎是空白.

最近,北京大学的一项研究表明,实际大气中内混态对 BC吸光强度的影响可能并未如原来预测的那样显著.这项于 2011年夏季在中国深圳开展的大气观测研究中应用了国际上新型的单颗粒黑碳光度计(SP2)和三波段光声光度计(PASS-3),其中SP2可以在线准确测量PM2.5中BC的质量浓度,而不受其混合态干扰,PASS-3可以在线原位测量PM2.5中BC引起的光吸收强度.观测结果显示:PM2.5中BC的平均浓度水平为4.0μg/m3,其中内混态BC比例平均为24.3%;由BC引起的405、532和781nm处的光吸收强度分别为37.1、25.4和17.6Mm-1.研究人员对BC质量吸收系数和内混态比例进行的相关分析表明,二者呈现显著的线性正相关,说明内混态对BC吸光强度确实产生了一定的放大作用.更进一步的定量分析表明,在整个观测期间该放大作用平均为 7%,显著低于以往理论模型的估计水平.2012年《Science》杂志发表的在美国加州的相关观测结果也显示,实际大气中内混态对 BC吸光的增强效应仅为6%.因此,当前最新的大气观测结果显示,BC在气候变化中的作用可能并不如以往一些模型中估算得那样大,其影响因素复杂,未来需要开展更多的相关研究.