农业残留物燃烧是生物质燃烧有机气溶胶和有机活性气体的主要来源，对大气褐碳（brown carbon, BrC）有显著贡献。农业火灾的发生及其排放物向BrC的化学演化在很大程度上仍未知。本研究显示，在乡村波河河谷（Po Valley）秋季频繁发生瞬态生物质燃烧事

　　农业残留物燃烧是生物质燃烧有机气溶胶和有机活性气体的主要来源，对大气褐碳（brown carbon, BrC）有显著贡献。农业火灾的发生及其排放物向BrC的化学演化在很大程度上仍未知。本研究显示，在乡村波河河谷（Po Valley）秋季频繁发生瞬态生物质燃烧事件。研究人员发现，约80%的检测有机化合物源自夜间生物质燃烧，影响次日空气质量与辐射加热。通过使用实时Orbitrap质谱仪表征单个有机化合物的分子吸收特性，研究人员发现一个瞬态簇，其物种在生物质燃烧事件期间达到峰值，而持续簇则由更大比例的吸收性化合物主导。同时进行的吸收测量表明，二次BrC主导了BrC诱导的辐射加热，贡献了71.0 ± 1.8%（0.031 ± 0.001 K day

　　），相较于一次BrC加热。研究结果强调了将二次BrC形成整合到区域气候与空气质量模型中的必要性，特别是在夜间燃烧强烈贡献辐射气溶胶形成的农业区域。这些发现表明，更严格地执行欧洲和区域关于露天燃烧的禁令，是改善区域空气质量同时减少局部辐射强迫的有效措施。

　　农业残留物燃烧是生物质燃烧有机气溶胶（biomass burning organic aerosol, BBOA）和有机活性气体的重要来源，其排放物经化学转化形成大气褐碳（brown carbon, BrC），对太阳辐射吸收及气候产生显著影响。然而，农业火灾的发生频率及其排放物向BrC演化的过程尚不清楚。现有研究指出，夜间硝酸根自由基（˙NO3）氧化可形成二次BrC，但缺乏真实世界观测数据支撑模型整合。波河河谷（Po Valley）作为欧洲空气污染热点区域，尽管欧盟及伦巴第大区已禁止露天燃烧，生物质燃烧仍是该区域有机气溶胶的重要来源，其BrC来源、效应及时间动态仍需深入探究。为此，研究人员在2023年秋季于Schivenoglia（SKI，意大利波河河谷农业站点）开展了综合观测，旨在揭示夜间农业火灾对二次BrC形成的贡献及其辐射效应。

　　研究人员通过在线大气压化学电离-Orbitrap质谱（APCI-Orbitrap-MS）和四极杆气溶胶化学物种监测仪（ACSM）获取高时间分辨率的有机气溶胶分子组成，同时利用Aethalometer（AE36s）测量多波长吸收系数，结合辐射数据计算加热速率（heating rate, HR）。研究得出以下结论：夜间农业U8国际火灾频繁发生，约80%的检测有机化合物源自夜间生物质燃烧；瞬态生物质燃烧有机气溶胶（BBOAtrans）与持续生物质燃烧有机气溶胶（BBOAsus）在化学组成和光学特性上存在显著差异；二次BrC（secondary BrC, BrCs）主导BrC诱导的辐射加热，贡献71.0 ± 1.8%的加热速率。该研究发表于《Environmental Science: Atmospheres》，强调了将二次BrC形成纳入区域气候与空气质量模型的必要性，并指出严格执行露天燃烧禁令可有效改善农业区域空气质量并降低局部辐射强迫。

　　研究采用以下关键技术：1）在线APCI-Orbitrap-MS（大气压化学电离-Orbitrap质谱仪）实现分子级实时有机气溶胶组成分析，正负电离模式交替运行，获取约1200–1780个化合物；2）ToF-ACSM（飞行时间气溶胶化学物种监测仪）定量非难熔亚微米颗粒物化学组分；3）AE36s Aethalometer测量九波长（340–950 nm）吸收系数，结合多波长拟合方法区分一次BrC（BrCp）与二次BrC（BrCs）；4）层次聚类分析（HCA）对质谱数据降维，识别瞬态与持续行为簇；5）加热速率计算基于吸收系数与辐射数据（来自ARPA当地站、Copernicus服务及NASA地表反照率）。样本源自意大利波河河谷Skivenoglia农业站点（2023年9月28日至10月12日）。

　　通过HCA，研究人员在APCIneg和APCIpos模式下各识别出三个主要簇。瞬态生物质燃烧有机气溶胶（BBOAtrans，簇I和IV）包含586和1141个化合物，平均O/C=0.24和0.17，平均碳氧化态=-0.89和-1.14，以低氧化态、含氮有机物（CHON）为主，代表新鲜一次排放。持续生物质燃烧有机气溶胶（BBOAsus，簇II和V）包含280和188个化合物，平均O/C=0.63和0.56，平均碳氧化态=0.23和-0.09，氧化程度更高，包含左旋葡聚糖（C6H10O5）等一次示踪物及二次氧化产物。非生物质燃烧簇（簇III和VI）与二次有机气溶胶（SOA）形成相关，包含日间（如MBTCA）和夜间（如C8H13O8N）化学过程标记物。

　　BBOAtrans（1324个化合物）在燃烧事件期间短暂峰值，燃烧后迅速衰减；BBOAsus（372个化合物）在燃烧事件后仍维持高浓度，呈现持续行为。BBOAtrans中约30.5%的化合物落在BrC相关吸收范围（双键当量DBE/(NumC+NumN) 0.5–0.9），而BBOAsus中该比例达64.8%。BBOAsus的H/C更低（平均1.11），芳香性更高，且包含更多强吸收性化合物（如硝基儿茶酚、香草酸异构体）。吸收光谱分析显示，一次BrC（BrCp）的吸收?ngstr?m指数（AAEBrC）峰值在6–7，对应弱吸收性褐碳；二次BrC（BrCs）的AAEBrC峰值在5–6，与NO3驱动氧化过程相关。

　　讨论部分指出，夜间农业燃烧排放的瞬态与持续化合物在化学组成和光学特性上的差异，揭示了二次BrC形成对辐射加热的主导作用。研究结论（翻译原文结论部分）：结果表明，夜间农业燃烧对波河河谷区域有机气溶胶组成和PM

　　质量有强烈影响，高达80%的有机化合物源自夜间农业燃烧事件，尽管存在现行禁令。特别值得注意的是，生物质燃烧化合物时间演化的差异：研究人员识别出瞬态化合物子集（BBOA

　　），其氧化程度较低，覆盖宽尺寸范围；以及持续行为的高氧化化合物子集（BBOA

　　），在大气中停留更久。这种动态且复杂的化合物组成凸显了高时间分辨率和质量分辨率测量的必要性。此外，研究结果证明，由夜间农业燃烧形成的二次BrC，而非一次排放，主导了波河河谷乡村地区BrC的辐射加热影响。夜间燃烧排放物在残余层中持续存在，对白天加热的贡献超过瞬态排放的短期峰值，挑战了辐射影响直接与总生物质燃烧排放量成正比的普遍假设——夜间瞬态燃烧事件产生的二次BrC占BrC诱导加热的71.0 ± 1.8%，驱动次日加热速率达0.031 ± 0.001 K day

　　。因此，仅将BrC吸收与一次生物质燃烧排放挂钩的参数化方案可能低估农业区域的加热速率。将二次BrC形成路径和实际日间排放时机纳入模型，对于改善区域气候和空气质量预测至关重要。从政策角度，更严格地执行现有露天燃烧禁令，并推广替代性残留物管理做法，不仅能改善当地空气质量，还能减少波河河谷的BrC诱导加热。由于最强的辐射影响源于稳定夜间条件下的排放，针对夜间燃烧的专门监管措施可能是减轻农业区域健康与气候影响的有效手段。