基於單顆粒成分分析的氣溶膠物理化學綜合表征體系

《基於單顆粒成分分析的氣溶膠物理化學綜合表征體系》是依託復旦大學，由楊新擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：基於單顆粒成分分析的氣溶膠物理化學綜合表征體系
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：楊新

項目摘要

本項目旨在搭建一套基於單顆粒成分分析的綜合表征體系，可線上分析大氣氣溶膠的顆粒物粒徑、密度、化學組成、混合態以及光學性質、吸濕性等。體系核心為單顆粒氣溶膠質譜儀和單顆粒黑碳光譜儀，用以單顆粒層面的成分分析。體系中使用了串聯差分電遷移率分析儀，結合熱解析儀對顆粒物複雜組分進行預分離，或結合加濕器使顆粒物吸濕增長，從而研究不同粒徑和組分分離前後或者吸濕增長前後，顆粒物各理化性質的變化。氣溶膠光學性質（吸光與散射）由與化學成分分析並行的腔衰減相移式單次散射反照率儀檢測。使用該綜合表征體系對幾種典型氣溶膠樣品以及環境大氣進行表征分析，精確構建出大氣氣溶膠的“微觀結構與化學組分-吸濕性與光學性質”的對應關係。通過比較典型氣溶膠樣品和環境大氣的表徵結果，對環境大氣中的主要一次顆粒物的來源進行解析，並對二次顆粒物的成因進行探討，從而為深入認識中國大氣複合污染（特別是重度灰霾的形成機制）提供新的技術支撐。

結題摘要

本項目完成搭建了一套基於單顆粒成分分析的氣溶膠物理化學性質綜合表征體系，可線上分析大氣氣溶膠的顆粒物粒徑、有效密度、化學組成、混合狀態態以及光學性質、吸濕性等。表征體系以單顆粒氣溶膠質譜儀和單顆粒黑碳光譜儀為核心，進行單顆粒層面的化學組分和混合態分析。體系中使用了串聯差分電遷移率分析儀，結合熱解析儀對顆粒物複雜組分進行預分離，或結合加濕器使顆粒物吸濕增長，從而研究不同粒徑和組分分離前後或者吸濕增長前後，顆粒物各理化性質的變化。氣溶膠光學性質（吸光與散射）由與化學成分分析並行的腔衰減相移式單次散射反照率儀檢測。使用該綜合表征體系，項目對船舶排放、生物質燃燒等典型一次源顆粒物的混合狀態進行了深入研究；對一次顆粒物在大氣中老化過程中發生的物理性質的變化實現了在單顆粒組分層面的解讀；線上觀測到重度污染過程中，黑碳顆粒物粒徑的快速增長及其對光學性質的影響，並首次實現對黑碳顆粒物進行時間分辨的混合態與吸濕性聯合觀測；根據外場觀測結果，開展了一系列半揮發性有機物液相反應形成二次有機氣溶膠的機制研究。研究成果精確構建出大氣氣溶膠的“微觀結構與化學組分-吸濕性與光學性質”的對應關係。通過比較典型氣溶膠樣品和環境大氣的表徵結果，對環境大氣中的主要一次顆粒物的來源進行解析，並對二次顆粒物的成因進行探討，為深入認識中國大氣顆粒物污染形成機制提供了新的技術支撐。