《Atmospheric Environment》：Long term variability of carbonaceous aerosols in a West African savanna over a 15 year-period (Lamto, C?te d’Ivoire)
编辑推荐：
非洲拉姆托湿地草原2006-2020年PM2.5和PM10中碳颗粒物监测显示，干季（11-3月）EC和OC浓度分别为湿季（4-10月）的2倍，主要受生物质燃烧和哈马尔坦沙尘传输影响，但OC/EC比值升高表明燃烧不完全及二次有机碳生成。轨迹分析和排放清单显示大范围草原火灾减少，但农业废弃物燃烧和本地人为排放增加，OC和EC以3-5%/年速率上升，揭示排放源变化和人为影响增强。此长时序数据为区域气溶胶动态和卫星产品评估提供依据。
B.A. Ochou|C. Galy-Lacaux|V. Yoboué|C. Liousse|B. Marticorena|V. Pont|J.-E Petit|M.R. Ouafo-Leumbe|E.A. Ndengué|S. Keita|M.G. Ossohou|M. Dias Alves
费利克斯·乌富埃-博伊尼大学物理系，物质、环境与太阳能量科学实验室
摘要：
在“非洲沉积与大气化学研究国际网络”（INDAAF）项目的框架下，我们报告了2006年至2020年期间在科特迪瓦Lamto站点（一个具有代表性的西非自然湿草原）收集的PM2.5和PM10中总碳（TC）、有机碳（OC）和元素碳（EC）气溶胶的15年数据集。统一的测量协议确保了数据的全球可比性，使该数据集成为非洲最长的连续观测记录，使我们能够从周尺度到年尺度上记录碳质气溶胶的变化情况。PM2.5和PM10中的年EC浓度范围分别为1至1.35 μg m-3，OC浓度范围为3至5.6 μg m-3，其中干季（11月至3月）的浓度约为雨季（4月至10月）的两倍。强烈的季节性变化与生物质燃烧和哈马坦风传输有关，而雨季较高的OC/EC比率则反映了燃烧不完全和二次有机碳的形成。回溯轨迹分析和OC/EC排放清单表明，大规模草原火灾有所减少，但农业废弃物燃烧活动增加，人为因素的贡献也在增大。OC和EC浓度的上升趋势（每年+3–5%）凸显了排放源的变化以及人为活动对西非草原气溶胶负担的影响。这种结合现场监测、排放清单和轨迹分析的综合方法为区域气溶胶动态提供了宝贵的见解，并有助于评估卫星产品、空气质量策略和化学传输模型。
引言
大气气溶胶在空气质量、气候变化、大气化学过程和人类健康方面起着关键作用（政府间气候变化专门委员会（IPCC），2023年；Mahowald等人，2024年；Monks等人，2021年）。它们通过吸收和/或反射太阳辐射的能力强烈影响地球-大气系统的辐射平衡（Aklesso等人，2018年；Allen等人，2024年；Gustafsson & Ramanathan，2016年）。气溶胶可以直接由化石燃料和生物燃料燃烧、生物质燃烧、风蚀产生的尘埃以及海盐颗粒排放（一次气溶胶），也可以通过大气中的气态前体通过化学反应形成（二次气溶胶）（Pavuluri等人，2011年；Sun等人，2015年）。它们的化学和微观物理性质是气溶胶辐射强迫建模的重要输入参数（Mahowald等人，2024年；Gupta等人，2023年）。在过去二十年里，卫星遥感技术提供了关于气溶胶时空分布的见解（Remer等人，2024年），地面观测网络如AERONET（Aerosol RObotic NETwork）则提供了气溶胶负荷、粒度和吸收特性的测量数据（Obiso等人，2024年；Holben等人，1991年）。然而，准确量化气溶胶粒度和化学成分仍面临挑战（Mahowald等人，2023年）。
全球范围内，非洲是矿物尘埃和生物质燃烧气溶胶的最大来源（Huneeus等人，2011年；Junker & Liousse，2008年）。生物质燃烧主要用于农业、狩猎和田间废弃物处理，因此是碳质气溶胶排放的主要来源（Mkoma等人，2013年；Streets等人，2003年）。
碳质气溶胶由有机碳（OC）和元素碳（EC）组成，在大气的物理化学组成中起着核心作用，影响太阳辐射、云形成、区域辐射平衡、空气质量、人类健康和生态系统（Allen等人，2024年；Bond等人，2013年）。通常，约20%的EC来自生物燃料燃烧，40%来自化石燃料燃烧，40%来自露天生物质燃烧（Kouassi等人，2021年；Ramanathan & Carmichael，2008年）。OC可以直接通过燃烧过程和其他来源排放（一次有机碳：POC），也可以通过大气中的氧化反应形成（二次有机碳：SOC）（Contini等人，2018年；Fr?hlich-Nowoisky等人，2016年）。EC通过吸收太阳辐射导致升温，而OC则可能使大气降温或升温（Mbengue等人，2018年；Bond等人，2013年）。在非洲，尤其是草原火灾，对大气碳质气溶胶的排放贡献显著（Andreae & Merlet，2001年；Liousse等人，2010年）。
先前的研究，特别是Cachier等人（1989年）和Liousse等人（2004年）的研究，提供了该西非草原有机碳（OC）和元素碳（EC）的首批定量信息。然而，这些早期研究受到采样周期短、观测季节性限制以及短期密集观测活动的限制，因此无法评估年际变化、多年季节性模式或碳质气溶胶的长期趋势。
这些限制促使了本研究的开展，我们提供了Lamto站点2006年至2020年的连续15年OC和EC数据集。通过结合长期现场测量、排放清单和回溯轨迹分析，我们量化了从周尺度到十年尺度的变化，确定了主要来源贡献，并评估了碳质气溶胶的长期趋势。这种综合方法填补了西非地区的观测空白，并为解释区域气溶胶动态提供了坚实基础。
Putaud等人（2025年）和Mahowald等人（2024年）的最新评估指出了这些不足，强调了在撒哈拉以南非洲进行扩展的高质量测量的必要性，以限制区域气溶胶排放、来源及其对气候和健康的影响。Putaud等人（2025年）展示了生物质燃烧对OC和EC的影响，而Mahowald等人（2024年）强调了人为排放的影响日益增加以及该地区观测数据的稀缺性。这些研究强调了长期野外测量对于更好地量化碳质气溶胶来源、季节性变化和趋势的重要性。
本研究聚焦于科特迪瓦的Lamto湿草原，这是一个历史悠久的INDAAF研究站点。利用2006年至2020年的连续OC和EC测量数据，我们的目标是在（1）周尺度、季节尺度和年度尺度上描述细颗粒（PM2.5和PM10）浓度的变化，（2）评估与区域气象参数和气团轨迹相关的潜在排放源，以及（3）计算碳质排放源和现场浓度的趋势。
站点描述与气候学
Lamto地球物理与生态站（05°02 W - 06°13'N）于1962年建立，位于科特迪瓦中部的Taabo省（阿比让以北120公里处）（图A.1）。该站位于Bandama河畔，处于一个2700公顷自然保护区的中心（Yoboué等人，2005年）。四十年来，该观测站积累了地震学、生态学和气候学数据。Lamto站点被认为是具有代表性的生态参考点
气候学与回溯轨迹
西非季风（WAM）和哈马坦风主导着Lamto的气候（Druyan & Fulakeza，2015年）。WAM的特点是来自大西洋和几内亚湾的湿润西南气流，而哈马坦风则是由撒哈拉沙漠带来的干燥、含尘的东北气流（Tiemoko等人，2021年）。在WAM影响下，Lamto经历漫长的雨季（4月至7月），在哈马坦风影响下经历漫长的旱季（12月至3月）
结论
这个15年的数据集提供了西非碳质气溶胶（OC、EC和TC）最长的连续记录，揭示了Lamto湿草原站点的明显季节性周期，其中旱季的浓度几乎是雨季的两倍。这些变化反映了生物质燃烧、远距离哈马坦风传输和季风驱动的湿沉降的共同影响。细颗粒在碳质气溶胶中占主导地位，二次有机碳占
作者贡献声明
Véronique Pont：撰写 – 审稿与编辑。Jean-Eudes Petit：撰写 – 审稿与编辑，软件处理。Cathérine Liousse：撰写 – 审稿与编辑，可视化，形式分析。Béatrice Marticorena：撰写 – 审稿与编辑。Kéita Sékou：方法论。Guillaume Money Ossohou：撰写 – 审稿与编辑。Marie-Roumy Ouafo-Leumbe：撰写 – 审稿与编辑。Estelle Amanda Ndengué：撰写 – 审稿与编辑。Arsène Bony Ochou：撰写 – 初稿。Corinne Galy-Lacaux：撰写 – 审稿与
未引用参考文献
Diarra和BA，2014年；政府间气候变化专门委员会，2023年；Malm等人，2000年；Ossohou等人，2005a；Ossohou等人，2005b；R. Touré等人，2017年。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
