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大气有机气溶胶(OAs)通过吸收阳光影响地球气候。然而，它们不断演变的组成和它们的吸收效果之间的联系还不清楚。

2025年2月27日，南方科技大学傅宗玫、香港科技大学郁建珍共同通讯在Science在线发表题为“Nitrogen dominates global atmospheric organic aerosol absorption”的研究论文，该研究表明氮主导全球大气有机气溶胶吸收。

该研究证明Brown Nitrogen(BrN)是OAs的吸收性含氮成分，控制着它们的整体吸收。使用一个全球模型，量化了BrN的丰度，跟踪了它随化学老化的光学演化，并评估了它的辐射吸收。BrN贡献了美国76%的OAs表面光吸收和61%的全球吸收光学深度。此外，观察到的OAs吸收能力的可变性主要是由BrN的来源和老化驱动的。BrN代表了全球碳质气溶胶吸收性直接辐射效应的18%,其中生物质燃烧是最大的贡献者。该研究建立了一个以氮为中心的框架来确定美洲国家组织的气候影响。

大气气溶胶通过散射和吸收太阳辐射直接影响地球气候。黑碳(BC)是全球范围内最重要的光吸收气溶胶成分，而有机气溶胶(OAs)，通常通过其有机碳(OC)含量来测量，传统上被认为只是散射光。最近的研究表明，OAs还可以吸收近紫外到可见光范围内的太阳辐射，从而对地球气候产生积极的辐射作用力。然而，随着其复杂的成分在大气中化学老化，OAs的吸收特性也发生了变化，使其气候影响的评估和归因变得复杂。

实验室和现场研究已将颗粒有机氮(ON)物种确定为吸光OAs的关键有色成分，ON的化学演变是OAs吸收特性变化的主要驱动因素。已知的吸收性微粒包括硝基芳烃(NACs)、含氮多环芳烃(N-PAHs)、氮杂环化合物、咪唑和其他亚胺类化合物。这些物种由自然和人为来源排放，或在大气中二次形成。此外，根据ON分子的结构变化，这些ON物质在大气中氧化和光解时的质量吸收效率(MAEs)可以增加(光暗化)或减少(光漂白)。例如，在水相中被羟基自由基(OH)氧化的NACs可能经历MAEs的加倍或消失，这取决于反应是否增加了给电子的OH官能团或裂解了芳环。因此，要准确量化OAs的吸收效应，必须全面了解OAs中ON成分的丰度和大气演变。

机理模式图（图源自Science）

该研究团队创建了全球大气有机氮模型，将有机氮分类为棕色氮和白色氮（不吸光的氮组分），并模拟了棕色氮向白色氮的光化学演化。通过与全球与区域的多个站点的观测数据对比，研究发现棕色氮能够解释观测中绝大部分有机气溶胶的吸收效应，并较好地再现了其时空变化特征。该联合团队首次提出以“棕色氮”解释大气有机气溶胶吸光效应的理论框架。该研究揭示了有机气溶胶中吸光性含氮组分的全球分布及其气候效应，为理解大气气溶胶对气候的影响提供了新的视角和科学依据。

参考消息：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr4473