Fundamental Research | 张干研究员：“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”

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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作者简介

张 干  中国科学院广州地球化学研究所研究员，有机地球化学国家重点实验室主任。现兼任广东省可持续发展协会理事长，中国矿物岩石地球化学学会环境地质地球化学专业委员会副主任、同位素专业委员会委员，中国环境科学会持久性有机污染物专业委员会委员。长期从事区域环境污染过程与控制、环境同位素技术与应用研究研究。主要工作包括：区域环境污染过程与控制；环境放射性碳十四（¹⁴C）分析技术；工业生态学原理与应用等。主持国家重点研发计划项目、重点基金、国际科技合作项目、广东省本土创新团队项目等项目30余项。发表SCI刊物论文380余篇。其中，53篇发表于环境研究顶级期刊ES&T（NI期刊）。获授权专利20余项。获国家自然科学奖二等奖（排名第二），中国矿物岩石地球化学学会第八届“侯德封”奖，广东省“丁颖科技奖”，广东省特支计划“南粤百杰”，广东省科学技术奖一等奖2项（排名第二）。

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