《含碳氣溶膠光譜特性研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由張為俊擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：含碳氣溶膠光譜特性研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：張為俊
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
含碳氣溶膠中的黑碳（BC）和棕碳（BrC）之和，是全球氣溶膠最大的吸收體，對氣候變化有著重要影響，至今其混合態及其光學特性還存在很大爭議。本項目擬套用我們發展的新型氣溶膠光譜測量方法，結合氣溶膠雷射飛行時間質譜（ATOFMS）和揮發性串聯式差分遷移率分析系統（V-TDMA），開展BrC、BC 混合態的吸收和散射光譜特性的研究，獲得其變化規律。通過實驗室研究，典型外場測量以及光學模型的建立，對其演化過程及其光譜特性與氣溶膠粒譜分布、成分、混合態、吸濕特性之間的關係進行研究，進一步提高對BC和BrC光學特性的認識，從而減小其對全球變化影響科學問題認知的不確定性。
結題摘要
含碳氣溶膠中的黑碳（BC）和棕碳（BrC）之和，是全球氣溶膠最大的吸收體，對氣候變化有著重要影響，至今其混合態及其光學特性還存在很大爭議。本項目套用我們發展的新型氣溶膠光譜測量方法，開展BrC、BC混合態的光學特性研究。通過實驗室實驗、典型外場測量以及光學模型的建立，對其演化過程及混合狀態開展研究，進一步提高對BC和BrC光學特性的認識。 在過去的5年中，圍繞項目的目標和內容，主要工作及成果如下： （1）建立了系列特色儀器和綜合研究平台，具體包括：①用於氣溶膠吸收和散射光譜測量的單次散射反照率（ω）光譜儀；②水溶性及醇溶性有機碳光吸收光譜測量裝置；③用於氣溶膠混合狀態測量的熱擴散管及揮發性/吸濕性串聯差分電遷移率分析儀（V/H-TDMA）；④實驗室生物質/化石燃料燃燒裝置（燃燒室）的建立；⑤以及用於混合老化過程研究的光化學煙霧箱及流動反應管。其中，氣溶膠ω光譜儀為國際首創，已推廣套用。平台將進一步提升含碳氣溶膠光學特性的研究能力。 （2）實驗室開展了二次有機氣溶膠（SOA）光學特性測量研究，光譜測量顯示SOA在紫外波段有明顯吸收；開展了生物質燃燒實驗，發展了燃燒狀態評估新的參數化方案。吸收的波長指數及ω的變化關係清晰地表明：燃燒效率決定著生物質燃燒產生氣溶膠中的BC和BrC的比值，同時，決定著生物質燃燒氣溶膠的粒譜和光學特性的變化。 （3）圍繞含碳氣溶膠光學特性，開展了多次外場綜合觀測實驗。①北京冬季的外場綜合觀測實驗表明，儘管BC質量濃度僅占PM1.0的4%，但由於其吸收較強，且在經歷大氣老化過程後，吸收進一步增強，對大氣細粒子消光的貢獻高達17%；在污染天氣下，SOA所占比例高達50%。BC的等效質量吸收效率與OC/EC之比的高度相關性表明，在470nm波長處，SOA對PM1.0吸收的貢獻不可忽略。②壽縣夏季的外場綜合觀測實驗表明，光化學老化對BC的光吸收增強（Eabs）和ω有重要影響。發展了新的光學模型，定量獲得各個參量對光吸收的貢獻。研究發現：BC的光吸收增強依賴於殼層的厚度和殼層的光吸收能力；在高氧化條件下，殼層的光吸收會增強。 在項目研究過程中，已發表期刊論文11篇，國際會議論文3篇，歐洲地球物理學年會（EGU）邀請報告1次，申請發明專利3項，獲得軟體著作權2項。
