近日，天津大学地球系统科学学院傅平青教授团队和合作者对近年来大气中生物性冰核颗粒物的研究进展进行了总结和评述，并以“Overview of biological ice nucleating particles in the atmosphere”为题发表于环境科学与生态学Top期刊《Environment International》。地科院2018级硕士生黄舒为论文第一作者，傅平青教授和胡伟副教授为共同通讯作者，合作者包括北京大学吴志军研究员和日本熊本县立大学张代洲教授等。
云层通过吸收、反射和散射太阳和地面辐射来调节地球系统的能量平衡，从而影响全球气候。在对流层云层中，冰晶对于调节云的微物理性质和化学成分等具有重要作用，影响降水形成过程和云辐射强度等，进而间接影响全球水循环和气候变化。生物颗粒物是一种能在较高温度下促进冰晶形成的重要冰核颗粒物。研究发现，能在高于-15°C条件下（最高-2°C）引发冰核化过程的粒子主要与生物颗粒物有关。具有高效冰核活性的生物颗粒物无处不在，包括细菌、真菌孢子、花粉、藻类、地衣、古生菌、病毒、生物碎片和一些生物分子物质（如蛋白质）。因此，深入研究大气中生物性冰核颗粒物对于探究气溶胶-云-气候相互作用，以及改进微生物在大气中的扩散传输模式和全球气候模式，有着重要的意义。
该综述论文的主要内容包括：（1）生物性冰核颗粒物冰核化机理、测量技术和模式模拟研究。大气生物性冰核颗粒物通常采用液滴冷冻法结合不同的物理、生化或生物技术方法进行检测。在模式模拟结果中，较高温度下生物颗粒物对大气冰核的贡献量存在相当大的不确定性。（2）大气中生物性冰核颗粒物的来源和影响因素探究。土壤或沙尘、植被、海洋飞沫和淡水水体是大气中生物性冰核颗粒物的主要来源，其中淡水水体作为区域性大气生物输入的来源被长期忽略。云层条件（如云滴pH值、气态污染物、紫外线照射和氧化剂）、风速和风向、气团来源以及大气湿度和降水都可能影响大气中生物性冰核颗粒物的浓度和性质。（3）对不同生态系统中生物性冰核颗粒物的丰度和分布等方面的最新研究成果进行综述。陆地上空生物性冰核颗粒物比海洋上空浓度高。森林和农业区，特别是在农业收割活动期间，生物性冰核颗粒物的浓度相对较高。极地和远海大气中生物性冰核颗粒物浓度相对较低。（4）对大气中生物性冰核颗粒物的未来研究提出展望，包括开发新的检测技术，优化大气冰核模式模拟参数，以及综合全面地研究大气中生物性冰核颗粒物的特性及其影响因素等。
大气中生物性冰核颗粒物的来源、传输及冰核化过程示意图
该研究得到了国家自然科学基金、天津市自然科学基金和环境模拟与污染控制国家重点联合实验室的共同资助。
文章信息：Huang, S., Hu, W.*, Chen, J., Wu, Z., Zhang, D., Fu, P.* 2021. Overview of biological ice nucleating particles in the atmosphere. Environ. Int., 146, 106197.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.106197
