单颗粒黑碳光度计在青藏高原雪冰样品分析中的应用

大气中的黑碳主要由化石燃料以及生物质燃料不完全燃烧产生,经由传输以及沉降等过程,可到达并沉积于偏远地区的雪冰表面。相对于洁净的雪表,较暗的黑碳可吸收更多的太阳辐射,导致雪表反照率降低,加速冰雪消融,进而对区域气候环境产生重要影响。青藏高原的环境脆弱而敏感,是全球气候变化的驱动机与放大器。根据青藏高原山地冰川雪冰样品矿物杂质多、浓度变化大的特点,优化了雪冰单颗粒黑碳光度计(Single Particle Soot Photometer,SP2)分析方法,制定了规范详细的实验步骤,评估了样品储存和分样、进样方式、样品稀释等过程对测量结果的影响,并用该方法对研究区域的季节积雪及雪坑样品进行检测。结果表明:青藏高原雪冰中黑碳浓度在0.21~47.96ng·mL^(-1)之间,平均值6.69ng·mL^(-1)。测样过程中连续测定胶体石墨标样,校正后的回收率在75%以上。因此,优化的SP2方法能够获得青藏高原雪冰中准确可靠的黑碳含量信息,对利用雪冰介质重建黑碳的历史变化过程,进而准确评估其对气候环境的影响程度,具有重要意义。

2008北京残奥会期间大气黑碳气溶胶污染特征

利用单颗粒黑碳光度计(SP2)对2008年残奥会期间北京市黑碳(BC)气溶胶的质量浓度、粒径分布及单颗粒混合态进行连续在线观测.结果表明:观测期间BC浓度均值为1.65μg/m3,低于往年同期水平;质量粒径分布呈单峰型,峰值位于207nm;内混态BC比例平均为56.1%,高于其他国内外城市,说明本地源排放贡献相对较小.随大气边界层高度及本地源排放变化,BC浓度在上午8:00和午夜0:00出现2个峰值,内混态BC比例日变化趋势与之相反.风向风速分析表明,残奥会期间来自五环外未限行区域的机动车排放对市区BC浓度有明显影响.

无锡市大气PM(2.5)中黑碳的粒径分布与混合态特征

针对长江三角洲地区PM2.5中的重要组分黑碳（BC）气溶胶,2010～2011年利用单颗粒黑碳光度计（SP2）,对江苏省无锡市夏冬两季BC气溶胶的质量浓度、粒径分布及单颗粒混合态进行了连续在线观测.结果表明,无锡市冬季BC质量浓度（6.1μg/m3）是夏季（2.5μg/m3）的2.4倍,内混态BC比例（NIB）冬季（64.8%）也显著高于夏季（44.6%）,说明冬季BC污染与来外来污染传输有关.反向轨迹分析表明,来自华北平原的污染气团输入是冬季高浓度BC污染的首要原因.NIB的日变化趋势与BC质量浓度的完全相反.午后BC质量浓度最低时NIB最高,反映了二次光化学产物包覆在BC颗粒外层的老化过程.此外,夏冬两季BC粒径分布保持稳定,其质量浓度峰值对应粒径在225nm左右,数浓度峰值对应粒径在120nm左右。

南京冬夏硫酸盐和硝酸盐对黑碳混合态的影响

采用单颗粒黑碳光度计(SP2)结合MARGA在线分析仪对南京地区冬季和夏季黑碳(BC)的质量浓度,以及硫酸盐,硝酸盐对其混合状态的影响进行了研究.结果表明,冬季和夏季南京地区BC质量浓度分别在1.01~14.5μg/m3和0.20~3.81μg/m3之间,均值分别为(4.39±2.66)μg/m3和(1.67±0.76)μg/m3,均呈现早晚高值的双峰型日变化特征.运用相对包裹层厚度Dp/Dc表示BC混合状态,冬季和夏季Dp/Dc分别在1.39~2.34和1.03~1.45之间,均值分别(1.81±0.21)和(1.24±0.08),Dp/Dc日变化特征与BC相反,冬季Dp/Dc日变化幅度较大.冬季Dp/Dc与SO42-和NO3-的相关性较好,Dp/Dc与NO3-的相关性高于其与SO42-的相关性,夏季则相反.冬季清洁时期BC以本地源排放为主,其混合状态受硫酸盐和硝酸盐影响较高,冬季重污染时期,受排放源以及区域传输的影响,Dp/Dc与SO42-和NO3-的相关性较低.

深圳市冬季黑碳气溶胶的粒径分布和混合态特征

黑碳（Bc）气溶胶的气候效应和环境效应是当今科学界的研究热点．BC气溶胶的粒径分布及混合态对其光吸收和其他理化性质有很大影响，但是受仪器分析技术的限制，目前国内外均鲜有对单个BC粒子大小及混合态连续观测的研究．本研究利用新型的单颗粒黑碳光度计（SP2），对2009年1～2月深圳市BC气溶胶的质量浓度、粒径分布及单颗粒混合态进行连续在线观测．结果表明：观测期间BC浓度均值为6．24μg／m^3；其质量粒径分布呈单峰型，峰值位于211nm；内混态BC（127—264nm粒径段内）质量比例为32．4％．内混态BC比例随粒径变化趋势与表面积浓度的粒径分布趋势相似，说明内混态BC形成与大气中的气-固转化过程密切相关．外混态BC浓度与NOx高度相关，并随大气边界层高度变化而呈现白天低、夜间高，这些特征都说明外混态BC与本地机动车等燃烧源的新鲜排放密切相关；内混态BC浓度的日变化相对平缓，指示出其来自区域传输的特征反向轨迹分析也表明，内混态BC比例与气团老化程度有显著的对应关系．本研究有助于深入认识我国大气BC气溶胶污染的本质及来源特征，并为准确评估BC气溶胶在辐射强迫和气候变化中的作用提供关键的支撑数据．

南京冬季重污染过程中黑碳气溶胶的混合态及粒径分布

2013年12月,我国中东部地区暴发持续性重污染过程.本研究利用单颗粒黑碳光度计(SP2),分析这次过程中黑碳气溶胶(BC)的质量浓度、混合态以及粒径分布特征.结果表明,观测期间南京BC质量浓度在1.01~14.05μg·m-3之间,平均为4.39μg·m-3,污染较重时呈现夜间高白天低的日变化特征,污染较轻时则为早晚双峰型;用相对包裹层厚度(Dp/Dc)表示BC混合态特征,污染较轻时日变化为凌晨及午后较高,早晚出行高峰期较低,说明在凌晨及午后BC的老化程度较深,早晚机动车排放高峰时段BC多为近地源排放的新鲜粒子.污染较重时Dp/Dc日变化相对平缓,区域性污染特征更为明显并在高相对湿度下体现出气-固转化的过程;BC质量和数谱的粒径分布均为单峰型,数谱峰值粒径在污染较轻时分布在91 nm左右,污染较重时为100 nm,不同污染程度下质量谱峰值粒径均为210 nm,通过对比全球范围的观测结果可以体现出BC一次源的区域性差异.本研究对深入认识长三角地区大气BC污染特征,具有重要的参考价值.