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合肥研究院在大气气溶胶光学特性研究方面取得新进展

合肥研究院在大气气溶胶光学特性研究方面取得新进展

  中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所研究员张为俊课题组在大气气溶胶光学特性研究方面取得新进展,相关研究工作以Optical properties of atmospheric fine particles near Beijing during the HOPE-J3A campaign 为题目发表于欧洲地球科学协会(EGU)出版的Atmospheric Chemistry and Physics 杂志上(Atmos. Chem. Phys., 16, 6421-6439, 2016)。

  课题组副研究员赵卫雄、博士生徐学哲等人通过对2014年冬季北京地区大气细粒子(PM1.0)光学特性的外场观测研究发现,在灰霾形成、发展和消失过程中,气溶胶光学特性存在明显的变化特征。有机气溶胶对大气消光的贡献最大(52%),当污染程度增加时,无机物(尤其是硝酸盐)对大气消光的贡献增加。尽管黑碳质量浓度仅占PM1.0的4%,但由于其吸收较强,且在经历大气老化过程后,吸收进一步增强,对大气细粒子消光的贡献高达17%。黑碳气溶胶的等效质量吸收效率(MAE)与OC/EC之比的高度相关性表明,在470nm波长处,二次有机气溶胶对PM1.0吸收的贡献不可忽略。

  该研究中使用的光学特性测量仪器为课题组自主研发的“气溶胶单次散射反照率光谱仪”(中科院科研装备研制项目资幸运28助)。该装置首次将宽带腔增强吸收光谱技术与积分球相结合,能够原位、同步测量气溶胶的散射和消光系数,进而获得气溶胶的吸收系数和单次散射反照率;结合粒谱分布的测量,可快速获得气溶胶的复折射率。它利用宽带腔增强吸收光谱测量消光系数,可以有效排除气体背景吸收的干扰;并且利用积分球收集散射光,前后向散射截止角减小到1.2o,趋于理想的浊度计,提高了散射系数测量的准确性。仪器相关工作发表于Anal. Chem.,( 85, 2260–2268, 2013)和Atmos. Meas. Tech.,(7, 2551–2566, 2014)上。

  该研究工作受国幸运28家自然科学基金重点项目、安徽省杰出青年科学基金、中国科学院重点部署项目以及公益性行业(气象)科研专项项目资助。

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图:一次灰霾事件过程中气溶胶光学特性及粒谱分布的变化