近年來氣候暖化一直是全球關注的焦點，除了溫室氣體，大氣含碳氣膠(即有機碳和元素碳)微粒對大氣輻射亦有很大的貢獻。褐碳(brown carbon, BrC)為具有吸收光特性之有機碳，除了對人體健康與空氣品質有影響外，對氣候暖化亦扮演重要的角色。然而，不同時間與空間上的特性差異，使得無法準確地充分了解BrC對空氣品質與氣候的影響。本研究利用高量採樣器在2021年於台北都會區進行四季的大氣PM2.5濾膜採樣，並利用超純水與甲醇分別萃取一部分的濾膜，探討水溶性有機物(water-soluble organic carbon, WSOC)與甲醇溶解性有機物(methanol-soluble organic carbon, MSOC)之光學特性的四季變化。研究結果顯示WSOC和MSOC的光吸收的強度和質量濃度有高度的正相關性，在冬天有最大值，而最小值則是出現在夏天。大氣氣膠光學參數 – 吸光埃指數(absorption Ångström exponent, AAE)，是描述氣膠在不同光波長下的吸收特性，WSOC和MSOC的AAE年平均值分別為6.05 ± 0.56 和 5.29 ± 0.61，並有顯著的季節性差異，如圖一所示。而WSOC和MSOC在光波長365 nm的質量吸收效率(mass absorption efficiency, MAE)亦具有顯著性的季節性變化， WSOC在冬季有較高的MAE，其平均值為0.96 ± 0.29 m2 g-1，而在夏季最低，其值為0.49 ± 0.07 m2 g-1；然而，MSOC卻在夏季有最高的MAE，其平均值為0.99 ± 0.46 m2 g-1，而最低值則出現在冬天，其值為0.66 ± 0.28 m2 g-1。在春季和夏季時， 因高溫導致的光洗作用(photobleaching)而產生較低吸光性的二次有機氣膠，使得WSOC和MSOC吸收光主要為原生性褐碳所貢獻；而在冬季時，因液相反應產生的衍生性有機氣膠有較高的MAE，使得衍生性有機氣膠為主要的貢獻，如圖二所示。根據污染物間的相關性推估台北都會區大氣吸光物質主要的貢獻來源為石化燃料的燃燒(如圖三)，如交通排放，以及當地的生質燃燒(如圖四)。相較於廣為人知的元素碳(亦可稱為黑碳)對氣候輻射的貢獻，WSOC和MSOC分別在冬季和春季有最大的貢獻占比，分別為8.15 ± 3.77%和13.90 ± 4.38%，此研究顯示台灣大氣中的褐碳對當地以及區域性的空氣品質和氣候之影響不可被忽視。（環工所丁育頡教授提供）
圖一 四季WSOC和MSOC在波長為300-700 nm的平均吸收值和AAE。(註:上圖Y軸為線性座標，下圖為對數座標。)
圖二 原生性與衍生性有機氣膠在夏季與冬季於WSOC和MSOC主要貢獻示意圖。
圖三 WSOC和MSOC吸光值與各空氣污染物的Spearman’s Rank相關性矩陣。其中，NOx、CO和EC為交通排放的特徵污染物。
圖四 WSOC質量濃度與OC關聯性，顏色為K+質量濃度(圖左)；K+雙變量條件機率函數(圖右)，其中K+為生質燃燒的追蹤污染物。