近代以來化石燃料的大量燃燒使得大氣CO2濃度持續(xù)增長(zhǎng)，進(jìn)而引發(fā)國(guó)際社會(huì)對(duì)全球變暖的廣泛關(guān)注。我國(guó)作為碳排放大國(guó)，城市大氣CO2中有多少是來自化石能源排放是當(dāng)前重要的科學(xué)問題和緊迫的環(huán)境外交問題。傳統(tǒng)上，化石源CO2（fossil fuel CO2, CO2ff）的研究主要基于源清單的統(tǒng)計(jì)方法，但此方法并不能定量大氣CO2中到底有多少是來自化石能源排放。放射性碳同位素（14C）是定量大氣CO2ff濃度最準(zhǔn)確的示蹤劑。 最近，我中心主任周衛(wèi)健院士帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)以西安市長(zhǎng)期（2011–2016年）大氣Δ14CO2觀測(cè)為主，進(jìn)而將觀測(cè)擴(kuò)展到全國(guó)15個(gè)主要城市，通過14C示蹤準(zhǔn)確定量了我國(guó)主要城市大氣CO2ff的濃度水平，分析了其在不同城市之間的差異；并結(jié)合穩(wěn)定碳同位素（13C）和WRF-Chem大氣模式研究了盆地城市CO2ff的來源和傳輸。研究發(fā)現(xiàn)：(1)我國(guó)城市冬季1月份大氣CO2ff濃度普遍高于夏季7月份；盆地和半封閉地形城市CO2ff濃度相對(duì)較高。(2) 西安市CO2ff主要來自盆地內(nèi)排放，區(qū)域傳輸對(duì)其影響較??；冬季西安市CO2ff主要來自燃煤（72.6±10.4%）。(3)長(zhǎng)期Δ14CO2觀測(cè)表明，西安市大氣PM2.5與CO2ff濃度自“大氣十條”實(shí)施以來均下降；大氣PM2.5與CO2ff有較強(qiáng)的相關(guān)性，揭示其斜率的大小可以反映城市化石能源消費(fèi)種類的比例。
上述研究成果有助于以科學(xué)的數(shù)據(jù)服務(wù)于國(guó)家的節(jié)能減排政策，同時(shí)為我國(guó)當(dāng)前溫室氣體與大氣污染物協(xié)同控制的新任務(wù)提供科學(xué)依據(jù)。研究受國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院先導(dǎo)專項(xiàng)、中科院青促會(huì)(2016360)、大氣攻關(guān)和陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃等項(xiàng)目的資助，已發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域國(guó)際知名刊物《Science of The Total Environment》。
Weijian Zhou#,*, Zhenchuan Niu#, Shugang Wu, Xiaohu Xiong, Yaoyao Hou, Peng Wang, Tian Feng, Peng Cheng, Hua Du, Xuefeng Lu, Zhisheng An, G. S. Burr, Yizhi Zhu. Fossil fuel CO2 traced by radiocarbon in fifteen Chinese cities. Sci. Total. Environ., 2020, 138639,
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138639
圖1. 我國(guó)15個(gè)城市2014-2016年1月和7月的化石源CO2和生物源CO2濃度
圖2. 西安市冬季大氣CO2源解析結(jié)果
圖3. 2011–2016年西安市基于Δ14CO2觀測(cè)的CO2ff變化
