马拉维布兰太尔地区光吸收碳质气溶胶的本地化源解析与空间分布特征研究

为解决撒哈拉以南非洲(SSA)城市化进程中光吸收碳质气溶胶(LAC)污染源不明的问题，研究人员首次在马拉维布兰太尔采用本地化吸收埃指数(AAE)阈值，结合移动与固定监测技术，揭示了化石燃料与生物质燃烧对等效黑碳(eBC)的贡献差异(7%-73%)，为制定区域特异性空气质量管理策略提供了科学依据。

　　

随着撒哈拉以南非洲(SSA)城市化进程加速，布兰太尔作为马拉维第二大城市正面临严峻的空气污染挑战。城市扩张导致老旧车辆激增、垃圾露天焚烧和固体生物燃料使用增加，但当地缺乏对光吸收碳质气溶胶(LAC)的系统监测。这类含黑碳(BC)和棕碳(BrC)的颗粒物不仅威胁居民健康，还会加剧气候变化。尤其令人担忧的是，布兰太尔65%人口聚居的非正规住区缺乏基础服务，使得污染暴露不平等问题日益突出。

为填补这一研究空白，来自苏黎世联邦理工学院等机构的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表论文，首次采用本地化吸收埃指数(AAE)对布兰太尔LAC气溶胶进行源解析。研究团队使用MA200微烟尘计在880 nm波长测量等效黑碳(eBC)，通过470 nm和880 nm波长数据计算AAE值，建立本地化源识别阈值：化石燃料(AAE<1.29)、生物质燃烧(AAE>1.63)，中间值则为混合源。研究结合移动监测(覆盖8个居民区及高速公路)和固定监测(布兰太尔2个站点)两种方式，数据采集频率分别为30秒和5分钟，并通过质控处理确保数据可靠性。

3.1 移动监测结果
空间分布显示高速公路eBC浓度最高(均值11.3±14.8 μg m^-3)，居民区浓度范围为2.4-9.9 μg m^-3。地形分析发现，被群山环绕的Kachere和Bangwe地区因污染物扩散受限呈现较高浓度。源解析表明，规划区工作日化石燃料贡献占比显著(如Namiwawa达73%)，而非正规住区周末生物质燃烧贡献最高达46%。敏感性分析证实，当AAE阈值在1.21-1.37(化石燃料)和1.55-1.71(生物质)间波动时，源贡献格局保持稳定。

3.2 固定监测结果
冬季固定监测显示，规划区Sunnyside与非正规住区Ndirande的eBC浓度无显著差异(4.1±4.1 vs 3.6±2.6 μg m^-3)。昼夜变化呈现双峰模式：早高峰(6AM)伴随低AAE值(1.38-1.41)提示交通排放主导，晚高峰(5-7PM)中等AAE值(1.47-1.54)反映烹饪与交通混合影响。源贡献权重分析显示，混合源占比最大(67%-70%)，生物质燃烧在Ndirande的贡献(21%)显著高于Sunnyside(15%)。

3.3 仪器性能验证
两台MA200监测仪在移动监测期间表现出高度一致性(R²=0.99)，但固定监测后期精度下降(R²=0.88)，提示该设备更适用于短期移动监测。

这项研究首次证实，尽管布兰太尔人口规模较小，其eBC浓度已堪比SSA更大都市，且生物质燃烧在非正规住区的贡献被长期低估。创新性提出的"浓度-频率"双维度源解析可视化方法，突破了传统单点监测的局限，为资源有限地区提供了可推广的技术方案。研究发现eBC占PM_2.5质量浓度的19-22%，显著高于欧洲国家(5-10%)，这强烈提示需要建立独立的BC监管标准。

研究的实践意义在于为差异化干预提供依据：规划区应重点管控交通排放，而非正规住区需推广清洁烹饪和垃圾管理。方法论上，本地化AAE阈值的应用纠正了以往依赖欧美数据的偏差。未来研究需扩大步行移动监测范围，并区分生物质燃烧与垃圾焚烧的具体贡献。该成果不仅为SSA城市空气质量管理树立了新范式，更揭示了快速城市化进程中环境正义问题的重要性。