Abstract Black carbon (BC) ranges in size from submicron to millimeter scales and represents incompletely combusted or pyrolysed organic fuels (e.g., coal, petroleum, biomass etc). The content of BC in sediments or in the atmosphere has been widely used to infer fossil fuel combustion from local to regional sources. However, the assessment of natural fires (biomass burning) in the past has been conventionally performed by counting charcoal particles in different size fractions (greater than ca. 10 and 100 µm for microscopic and macroscopic charcoal, respectively) using a microscope. Because similarly sized charcoal particles can have large differences in mass, counting using microscopes may induce significant error for quantifying fire-produced BC in sediments. A popular method oxidizes BC with nitric acid to produce benzene polycarboxyclic acids (BPCAs), which can be subsequently quantified using a gas chromatograph and mass spectrometer (GC-FID and GC–MS). In this paper, we provide the first parallel comparison of charcoal and BPCA analyses to assess their ability to quantitatively record BC content in experimental sediments. We find that while qualitatively comparable, the BPCA method more accurately quantifies changes in BC content than does charcoal microscopy. Additionally, we use metadata analyses of the Global Charcoal Database to contextualize our results. Further, we explore possible applications of these two methods in tandem which could provide novel insight into paleofire characteristics.

中文翻译：

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黑碳化学氧化和宏观木炭计数的比较，用于量化沉积物中的火灾副产物

摘要 黑碳 (BC) 的大小范围从亚微米到毫米，代表未完全燃烧或热解的有机燃料（例如煤、石油、生物质等）。沉积物或大气中 BC 的含量已被广泛用于推断从当地到区域来源的化石燃料燃烧。然而，过去对自然火灾（生物质燃烧）的评估通常是通过使用显微镜计算不同尺寸部分（微观和宏观木炭分别大于约 10 和 100 µm）的木炭颗粒来进行的。由于类似大小的木炭颗粒在质量上可能有很大差异，因此使用显微镜进行计数可能会导致对沉积物中火灾产生的 BC 进行量化时出现重大错误。一种流行的方法是用硝酸氧化 BC 以产生苯​​多羧酸 (BPCA)，随后可以使用气相色谱仪和质谱仪（GC-FID 和 GC-MS）对其进行定量。在本文中，我们提供了木炭和 BPCA 分析的第一次平行比较，以评估它们定量记录实验沉积物中 BC 含量的能力。我们发现，虽然在定性上具有可比性，但 BPCA 方法比木炭显微镜更准确地量化 BC 含量的变化。此外，我们使用全球木炭数据库的元数据分析来分析我们的结果。此外，我们探索了这两种方法的可能应用，这可以为古火特征提供新的见解。随后可以使用气相色谱仪和质谱仪（GC-FID 和 GC-MS）对其进行定量。在本文中，我们提供了木炭和 BPCA 分析的第一次平行比较，以评估它们定量记录实验沉积物中 BC 含量的能力。我们发现，虽然在定性上具有可比性，但 BPCA 方法比木炭显微镜更准确地量化 BC 含量的变化。此外，我们使用全球木炭数据库的元数据分析来分析我们的结果。此外，我们探索了这两种方法的可能应用，这可以为古火特征提供新的见解。随后可以使用气相色谱仪和质谱仪（GC-FID 和 GC-MS）对其进行定量。在本文中，我们提供了木炭和 BPCA 分析的第一次平行比较，以评估它们定量记录实验沉积物中 BC 含量的能力。我们发现，虽然在定性上具有可比性，但 BPCA 方法比木炭显微镜更准确地量化 BC 含量的变化。此外，我们使用全球木炭数据库的元数据分析来分析我们的结果。此外，我们探索了这两种方法的可能应用，这可以为古火特征提供新的见解。我们发现，虽然在定性上具有可比性，但 BPCA 方法比木炭显微镜更准确地量化 BC 含量的变化。此外，我们使用全球木炭数据库的元数据分析来分析我们的结果。此外，我们探索了这两种方法的可能应用，这可以为古火特征提供新的见解。我们发现，虽然在定性上具有可比性，但 BPCA 方法比木炭显微镜更准确地量化 BC 含量的变化。此外，我们使用全球木炭数据库的元数据分析来分析我们的结果。此外，我们探索了这两种方法的可能应用，这可以为古火特征提供新的见解。