放射性碳同位素(14C)：研究人类活动影响大气环境和气候变化的利器

2021-08-24 09:50 来源：地学之家放射性同位素

Fundamental Research 2021年第1卷第3期封面

放射性碳同位素(14C)：研究人类活动影响大气环境和气候变化的利器

严重的空气污染和逐渐变暖的气候是目前人类社会面临的重大威胁。据世界卫生组织估计，全球90%的人口呼吸的空气都是不健康的，每年因空气污染而早逝的人数高达700万。全球变暖则可触发一系列难以预测的极端天气和气候灾害，给人们的生命健康和财产安全带来巨大隐患。空气污染、全球变暖这两大全球性环境问题，都与含碳物质(例如黑碳、二氧化碳、甲烷)排放密切相关。这些物质既可通过自然过程排放(例如森林火灾)，亦可通过人类活动产生(例如机动车尾气、工厂废气)，一旦排放到大气中，很难通过常规手段进行区分。放射性碳同位素(14C)分析，是解决此难题的强有力技术手段。

由于化石燃料不含14C(14C半衰期：5730 ± 40年)，而现代生物质的14C丰度与当前大气的14C丰度一致，因此，通过测量大气中含碳物质的14C，能可靠估算化石燃料燃烧对大气碳质组分的贡献。中国科学院广州地球化学研究所张干研究员团队在14C技术的研发与应用上已有10余年的研究积淀，开发了针对不同大气含碳物质14C的系列技术方法，该所14C加速器质谱实验室是国际上少数几个具有完备前处理技术平台的先进实验室。

近期，张干研究员团队在国家自然科学基金委主办的Fundamental Research期刊上系统综述了14C在大气中关键含碳物质(黑碳、多环芳烃、二氧化碳、甲烷)溯源与环境过程研究上的技术方法和应用进展，描绘了大气Δ14CO2在IPCC不同减排情境下的演化，并指出加强碳减排实施的必要性和紧迫性。最后，文章对14C在大气环境科学领域的研究方向进行了展望。

谈及14C在我国的研究情况，张干研究员说道：“虽然我国科学家已逐渐认识到14C是研究人类活动影响大气环境和气候变化的利器，且取得了许多重要进展，但目前我国这方面的数据积累仍然比较薄弱，譬如我国还没有建立针对性的全国或重点地区14C观测网络。可喜的是，为了更有效服务我国碳减排行动和碳中和目标，在中国环境监测总站于今年5月发布的典型城市大气碳监测技术指南中，已纳入了大气Δ14CO2的测量任务。这无疑将极大地促进我国大气14C观测技术的发展与应用”。

本研究强调了大气14C测量可为空气污染控制、碳减排政策效力评估提供科学依据。

图1放射性碳(14C)示踪化石源碳排放示意图

以上内容节选自期刊Fundamental Research 2021年第3期发表的文章 “G. Zhang, J.W. Liu, J. Li, et al., Radiocarbon isotope technique as a powerful tool in tracking anthropogenic emissions of carbonaceous air pollutants and greenhouse gases: A review, Fundamental Research 1(3)(2021)306-316 ”。

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