实验室模拟研究黑炭与无机盐混合气溶胶的光学性质

采用先进的气溶胶光学测量技术光腔衰荡激光光谱仪、三波长浊度计，结合气溶胶烟雾箱、串连差分淌度分析仪，以甲烷燃烧生成的黑炭与无机盐的混合气溶胶为研究对象，在实验室模拟研究黑炭与无机盐的混合气溶胶的尺寸、粒度分布，以及不同相对湿度（RH％）下的粒径增长特性和光散射和消光变化规律。分别考察采用不同的混合方法所产生的混合气溶胶在大气陈化过程中的粒径、吸湿性以及光学性质的变化。重点研究黑炭与硫酸铵混合气溶胶的在不同比例、不同混合状态下吸湿和光学性质的变化及其它们之间的关系，验证混合气溶胶理论模型，为提高评估黑炭辐射强迫的准确性提供实验数据基础。

本项目以自行搭建的光腔衰荡气溶胶消光仪（CRD-AES）技术为依托，探究黑炭与无机盐形成的混合气溶胶的吸湿、光学特性以及它们之间的关系，研究了黑炭与无机盐混合气溶胶的形态特征及其与光学特性的关系。证明在实验室研究中，自行搭建的CRD-AES测量气溶胶消光系数的不确定性小于3%。实验室采用光腔CRD-AES、三波长浊度计,结合气溶胶烟雾箱和串连差分淌度分析仪等先进的气溶胶检测技术，以甲烷燃烧生成的黑炭与无机盐的混合气溶胶为研究对象，对其吸湿性和光学特性的变化进行模拟研究，重点研究黑炭与硫酸及硫酸铵混合气溶胶的在不同湿度条件下吸湿和光学性质变化，研究表明不同粒径的黑碳核对包裹后混合气溶胶的吸湿性有影响，较大颗粒的黑碳混合气溶胶的吸湿性主要是由包裹层的性质决定的。相比较未经过处理的黑碳颗粒物，经过包裹的和较高湿度下的黑碳颗粒物单次反照率更高，而不同包裹物质对单次反照率的作用不明显。硫酸铵包裹层与硫酸包裹层在低湿度条件下对黑碳颗粒物的吸收截面增长作用相当，而在高湿度条件下，硫酸铵包裹层相比于硫酸包裹层会更多地增加黑碳颗粒物的吸收截面。结合在线离子色谱、三波段浊度计、NOx分析仪观测2010年春季上海地区气溶胶的光学性质，观测期间单次反照率ω的平均值是0.7，随着湿度的增大，散光系数与吸收系数都有增大，说明上海地区气溶胶中较高比例的黑碳气溶胶与二次气溶胶仪内混。依托本项目，部分研究成果发表SCI论文3篇，投稿1篇，后续成果仍在整理中。