黑碳气溶胶浓度测量的研究进展

的作用 ， 例如它对地 球的辐射平衡 、 气候 、 的形 成 、 云 降水 、 云
量等有 明显影响。Ｂ Ｃ粒 子 对 光 的 吸收 可 以改 变 其 沉 降 形 式
黑碳气溶胶 不像硫酸盐气溶胶 那样具有单一 的化学成分 ，
可 以 说 是 一 种 混 合 物 。 型 的 黑 碳 气 溶 胶 的 形 态 具 有 链 式 球 典
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方 法 的 不 同 ，Ｃ 可 以分 为 两 类 ： 力 Ｅ 和 光 学 Ｂ 。 其 中 ， Ｅ 热 Ｃ Ｃ 热 力 Ｅ 可 以 由 Ｔ Ａ 方 法 测 定 ， 使 用 消 光 法 测 量 （ 如 黑 Ｃ Ｏ 而 比 碳测量 仪 ） 常得 到的是 Ｂ 通 Ｃ的 浓 度 。 目前 ， 少 有 报 道 讨 很 论热力 Ｅ Ｃ和 光 学 Ｂ 的不 同 ， 即使 关 于 黑 碳 测 量 仪 与其 它 Ｃ ｒ Ａ方 法 比较 的 研 究 中 也 少 有 相 关 报 道 。 在 不 同 的 测 量 环 ０ 境 中， 黑碳 测 量 仪 的 衰减 系 数 叮也 是 不 同 的 。 ｉ ｓｅ等 人 发 Ｌｏ ｓ ｕ
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赵 敬德 亢 燕 铭 ２ １２ ） ０ ６ ０ （ 东华 大 学 环境 科 学 与 工程 学 院 上 海
摘要 黑碳 气溶胶 （ Ｃ） 气溶胶的重要 组成部 分 ， Ｂ 是 目前 它已经超过 ＣＯ 成为影 响全球 变暖效应 的第 ２大重要 因素 ， ， 其
和云 的生存期 ， 降低 冰雪的反射率并促 进冰雪 的融 化。
由 于 黑 碳 气 溶 胶 粒 子 的 尺 寸 非 常 小 。 以 直接 被 吸 人 并 可 沉积 在肺 内 ， 会引发 呼吸 系统哮 喘以及心 血管 、 症等疾 将 癌 病 的发 生 １ ５ １ 。 通常 ， 质气溶 胶 中的碳元 素根据 其热 力学特 性 ． 碳 主要 被 分 成 两 类 ： 机 碳 （ ｒ ｎｃＣ ￣ｏ ， 称 Ｏ 和 元 素 碳 有 Ｏｇ ｉ ａ ｎ 简 ａ Ｃ） （ ｌ ｎａ Ｃ ｒｏ ， 称 Ｅ 。 是 按 照 碳 元 素 的 光 学 吸 收 特 Ｅｅ ｔ ａｂｎ 简 ｍｅ ｌ Ｃ） 但
形 小粒子（ 图 ｌ所示） 除 了富含 Ｃ元素外 ， 如 ， 还含有地壳 粒 子元 素 ， Ｓ 、ｅＫ 和 Ｍｎ等 ， 如 ｉＦ 、 它与地 壳 粒子 的主 要 区别 是
粒 子 尺 度 很 小 ， 径 在 亚 微 米 范 围 ， 态 多 为 圆 形 ， 为 粒 子 直 形 因 在 燃 烧 过 程 中 将 不 规 则 的边 缘 烧 溶 ， 留 下 规 则 的 和 难 以燃 残 尽 的 有 机 物嘲 它 与 工 业 污 染 、 车 尾 气 、 林 大 火 、 力 发 。 汽 森 火 电 、 业 废 弃 物 的燃 烧 等 相 关 。 农
作 用 仅 次 于 ＣＯ 但 是 由 于碳 质 气 溶 胶 中碳 元 素 在 热 力 学 、 学 和 化 学特 性 等 方 面 的复 杂 性 ， 使 目前 还 没 有 一 种 方 法 可 以 。 光 致
精确测量 Ｂ Ｃ的 浓度 。针 对 目前 国际上测 量 Ｂ 浓度的常 用方法进行评价 比较 ， Ｃ 并探 讨 Ｂ 浓度测量技 术的发展动 向。 Ｃ
可见 度 ， 为重 要 的 是 Ｂ 更 Ｃ改 变 了地 球 的 辐 射 热 平 衡 。但 是 ， Ｅ Ｃ与 Ｂ Ｃ在 热 力 学 、光 学 及 其 化 学 特 性 方 面 还 是 具 有 细 微
的差 别 ， 些差别取决 于它们的来源 和大气年龄 。根 据分析 这
作 者 简 介 ： 德 （９ ３ 男 ， 师 ， 学 博 士 ， 要 从 事 气 溶胶 辐射 强迫 、 子 光 学 特性 及 复 杂介 质 辐 射 传 输 的研 究 。 赵敬 １７ ， 讲 工 主 粒
大 气 中气 溶 胶 的 重 要 组 成 部 分 。 它 主 要 由烧 焦 、 炭 ｆｈ 、 木 ｃ 煤 烟 （ ｏ） 及 具 有 辐 射 吸 收 能 力 的 难 以燃 尽 的 有 机 物 组 成 ｓ ｔ以 ｏ
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。
慢 全 球 变 暖 Ｂ Ｃ在 大 气 物 理 、 气 化 学 、 气 光 学 过 程 中 都 具 有 重 要 大 大
性来划分 ， 将对光具有 强烈吸收能力 的部分定 义为黑碳 Ｂ 。 Ｃ
由于 Ｏ Ｃ对 光 的 吸 收 作 用 表 现 的 不 明 显 ，而 Ｅ Ｃ对 光 具 有 强 烈 的 吸 收 能 力 ， 此 ， 碳 质 溶 胶 的 光 学 特 性 中 ， Ｃ通 常 认 因 在 Ｅ
为等 同于 Ｂ ， Ｃ 因为 Ｂ Ｃ对 光 的吸 收和 散射 ， 降低 了大 气 的
（ ２ｎ ｂ）０ ｍ
图 １ 黑 碳气 溶 胶 粒 子 的 投 射 电 阳辐 射 的 主 要 成 分 。它 的辐 射 特 性 不 同 于 Ｃ Ｃ Ｃ ２ Ｃ 仅 在 有 限 的 几 个 波 段 吸 收 和 Ｏ 和 Ｈ ，ｏ 和 Ｈ ， 发 射 太 阳 辐 射 ，而 且 这 几 个 波 段 大 多 位 于 红 外 的 长 波 范 围 内 。Ｂ 的 吸 收 波 段 很 广 。 其 是 在 可 见 光 和 近 红 外 波 段 ． Ｃ 尤 表 现 出 很 强 的辐 射 吸 收 特 性 ， 太 阳辐 射 的 能量 主 要 集 中在 这 而 个 范 围 内 。 ０ １ ，ａｏ ｓｎ的研 究 表 明嘲，Ｃ 的 直接 辐 射 强 ２ ０ 年 Ｊｃｂｏ Ｂ 迫 作 用 已经 超 过 了 Ｃ Ｈ ，是 大 气 中 引 起 全 球 变 暖 的 仅 次 于
关 键 词 黑 碳 气溶 胶 浓 度 测 量 光 热分 析 黑碳 仪
中圈分类 号 ： ５ ３ Ｘ １
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：６２ ９ ６ （０ ７０ — ０ ２ ０ １ ７ — ０ ４２ ０ ）３ ０ ９ — ３
ｃ 第 ２个 重 要 成 分 。 对 于 某 一 时 间 段 而 言 ，减 少 黑 碳 ｏ 的
（ Ｃ 和 有 机 碳 （ Ｃ 的排 放 比减 少 Ｃ Ｃ Ｂ ） ０ ） ０ 和 Ｈ 的排 放 更 能 减
Ｏ 引言
黑 碳 气 溶 胶 （ ｌ ｋＣ ｒｏ ｅｏｏ， 称 Ｂ ） 子 尺 度 Ｂａ ａｂ ｎＡ ｒｓｌ简 ｃ Ｃ粒
００ ～ ｍ， 由于化石 和生物质 燃料不 完全燃烧 产生 的 ， ．１ １ 是 是