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“南赫大讲堂”第十一期圆满举行:聚焦黑碳气溶胶化学演化与辐射效应前沿

作者: 发布日期:2026-06-27 浏览量:

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6月26日下午,由南京大学南赫学院主办的“南赫大讲堂”系列讲座第十一期(ISSUE 011)在南京大学苏州校区科研综合体B2-103顺利举办。本期讲座聚焦大气黑碳气溶胶化学与吸光/吸湿特性、黑碳观测与辐射效应等前沿方向,特邀东南大学能源与环境学院教授、博士生导师盖鑫磊与浙江大学长聘研究员、博士生导师刘丹彤,作专题报告,南京信息工程大学陈敏东教授、汪俊峰教授、王鸣副教授等专家学者一同出席讲座并参与交流。两位专家分别围绕黑碳关键科学问题展开分享,现场交流热烈、学术氛围浓厚。

讲座伊始,南赫学院丁爱军教授主持讲座并致开场辞。丁院长对各位专家莅临交流表示热烈欢迎与衷心感谢。他指出,黑碳气溶胶作为大气污染和气候变化研究中的重要组分,在吸光增强、吸湿增长、云凝结核活化及辐射效应等方面具有重要科学意义;两场报告围绕黑碳气溶胶的化学演化、光学性质、观测技术与气候效应展开。丁院长希望全院师生以此次讲座为契机,进一步加深对大气化学与气溶胶物理前沿问题的理解。

主题报告一:大气黑碳气溶胶化学以及吸光吸湿增强和环境气候效应

盖鑫磊教授围绕气黑碳气溶胶化学及光吸收增强展开报告。他首先指出,黑碳是PM2.5的重要污染组分,能够吸收太阳辐射、参与大气消光过程,并通过正辐射强迫效应加热大气;当其沉降到冰川和海冰表面时,还可能加速冰雪融化。同时,黑碳表面可诱发多种二次化学反应,其吸湿性变化及潜在健康毒性也会进一步影响气候与人体健康。

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黑碳吸光和吸湿特性方面,盖鑫磊教授介绍了其团队以黑碳气溶胶质谱仪(SP-AMS)为核心开展的一系列观测研究。通过在线实时测定气溶胶组分,团队在西藏纳木错、北京、南京、上海等地开展了含黑碳颗粒物观测,发现不同地区黑碳混合状态和包覆特征存在显著差异。研究表明,硫酸盐和高氧化性二次有机气溶胶是影响黑碳吸光增强的重要因子,不同城市中各类因子的贡献程度有所不同,南京地区还可能存在焦油球对吸光增强的显著贡献。

报告进一步介绍了黑碳吸湿增强及表面化学反应研究。通过测定含黑碳颗粒物不同组分浓度,并建立不同粒径黑碳颗粒物吸湿参数化方程,团队可进一步推断不同过饱和度条件下的云凝结核活化粒径和活化颗粒数占比。在北京重霾过程研究中,团队对黑碳包覆层组分进行源解析,识别出化石燃料排放、生物质燃烧排放及不同氧化性的二次因子,指出优先减排化石燃料排放对减少重霾发生具有重要启示。最新研究还发现,南京夏季生物源排放与人为源排放的相互作用可显著增强黑碳吸光,体现出“1+1大于2”的复合效应。

主题报告二:黑碳观测和辐射效应

刘丹彤研究员围绕黑碳观测与辐射效应相关研究展开报告。他从黑碳颗粒形状的量化难题切入,指出黑碳本身形状不规则,经过包裹后结构更加复杂,常规颗粒物直径难以准确描述其光学和吸湿性质。通过结合DMA和SP2仪器,可同时获得黑碳碳芯质量转化直径和包裹后的等体积直径,进而计算动态形状因子,实现黑碳形状的在线测量,并为黑碳核壳模型和吸收增强模拟提供更可靠的参数约束。

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碳吸湿性与云凝结核研究方面,刘丹彤教授介绍了利用HTDMA和SP2等仪器开展的观测工作。相关实验表明,含黑碳颗粒物的活化特征与其粒径、包裹状态及混合程度密切相关。在北京平谷观测中,含黑碳颗粒的活化比例高于总体颗粒,主要与其粒径较大有关;在上黄站云观测中,部分进入云中的黑碳可能通过碰并等非活化途径进入云滴。

报告还介绍了黑碳包裹层和辐射效应评估方面的最新进展。通过整合全球地面和飞机观测数据,研究发现黑碳包裹层与PM2.5/BC比值,即细颗粒物质量浓度与黑碳质量浓度之比存在较好关系,并提出可用于量化黑碳包裹层的方法。该方法有助于更准确评估黑碳额外辐射效应、进入云中的黑碳数量及未来变化趋势。

互动问答环节

互动问答环节,与会师生围绕两场报告内容踊跃提问,就黑碳混合状态识别、包覆层化学组成对吸光增强的影响、不同来源排放对黑碳吸湿性和云凝结核活化能力的贡献和重污染过程中二次气溶胶演化等问题与盖鑫磊教授深入交流。针对刘丹彤研究员的报告,师生进一步围绕黑碳颗粒形状在线量化方法、DMA-SP2 联用观测中的参数约束、黑碳进入云滴的活化与非活化机制、PM2.5/BC 比值表征黑碳包裹层的适用性,以及黑碳辐射效应评估中的观测和模式不确定性等问题展开讨论。两位专家结合前沿研究成果与长期观测实践经验,对相关问题逐一作出细致解答。现场讨论深入热烈,进一步拓展了师生对黑碳气溶胶化学演化、光学吸收、吸湿增长、云相互作用及气候环境效应的理解。

从黑碳气溶胶的化学演化和吸光增强机制,到黑碳形状观测、吸湿活化、云相互作用与辐射效应评估,本次“南赫大讲堂”系统展示了碳质气溶胶研究领域的前沿进展。报告不仅拓宽了在场师生的学术视野,也进一步体现了大气化学、气溶胶物理与气候效应研究交叉融合的重要价值

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