Характеристики выбросов рефрактерного черного углерода от свежего сжигания биомассы

Аэрозоли черного углерода, как короткоживущий климатический форсер, играют ключевую роль в изменении климата, поглощая солнечную радиацию и влияя на формирование, продолжительность жизни и альбедо облаков. Они также служат «зародышами» для смога в городском и региональном масштабе. В Северном Китае открытое сжигание биомассы, такое как сжигание соломы после сбора урожая, является одним из важных источников рефрактерного черного углерода. Такой процесс выбрасывает как сажевые частицы, так и значительное количество полулетучих органических веществ, которые в атмосфере проходят сложные процессы смешения и эволюции, меняя свою способность становиться ядрами конденсации облаков.

В настоящее время состояние смешения аэрозолей от сжигания биомассы обычно изучается в полевых условиях. Из-за влияния метеорологических факторов, диффузии и переноса состояние смешения рефрактерного черного углерода значительно меняется со временем старения. Чтобы лучше охарактеризовать этот процесс, необходимы исследования свежевыброшенного черного углерода на протяжении всего процесса горения. Доктор ПАН Сяоле из Института физики атмосферы Китайской академии наук и его японские коллеги провели лабораторные эксперименты по сжиганию, чтобы изучить характеристики выбросов и состояния смешения рефрактерного черного углерода при разных условиях горения. Было обнаружено, что модальный диаметр массового распределения частиц по размерам явно уменьшался по мере перехода горения биомассы от фазы с преобладанием пламени к фазе с преобладанием тления.

«Этот результат указывает на то, что процесс коагуляции и роста частиц рефрактерного черного углерода был интенсивным во время горения с пламенем из-за значительного образования частиц-предшественников», — поясняет доктор ПАН.

Кроме того, из-за сильных выбросов полулетучих органических веществ и более низкой скорости образования частиц рефрактерного черного углерода во время тления, толщина покрытия этих частиц была в среднем на 20% больше, чем у частиц от горения с пламенем. Это открытие важно для всестороннего понимания эволюции смешанного состояния аэрозолей черного углерода и их влияния на радиационный баланс климата.