合肥市黑炭气溶胶浓度分布和变化特征研究

根据合肥市黑炭气溶胶自动在线监测结果、相关污染物监测数据、气象数据,分析了合肥市城区黑炭气溶胶的浓度分布特征。结果表明,2013年6月—2014年5月黑炭浓度的年平均值为(4.88±2.99)μg/m3,总体呈现春夏季浓度较低、秋冬季浓度较高的分布。黑炭浓度日变化呈双峰型,峰值出现在早07:00和晚20:00,早间峰值受大气扩散条件和人为活动的共同影响,晚间峰值受人为活动影响较大。在与其他污染物的相关性研究中,黑炭浓度与粒径较小的颗粒物PM1质量浓度相关性最好,波长为950 nm的测量通道测得的黑碳气溶胶与元素碳的相关性最好。

沈阳黑炭气溶胶浓度的观测研究分析

对2008年3月至2009年2月沈阳黑炭气溶胶(BC)质量浓度观测资料进行了研究分析。结果表明,沈阳黑炭质量浓度平均值为6.143μg/m^3,每小时平均质量浓度最大值达51.426 μg/m^3。黑炭质量浓度日变化有明显的双峰特征,最高值一般出现在7:00—9:00和18:00—20:00,低值出现在2:00—4:00和13:00—15:00。黑炭质量浓度具有明显的季节变化,并且与近地层大气温度垂直梯度有着较好的对应关系。夏季黑炭平均质量浓度最低,最高值出现在1月份,这与冬季取暖和近地层经常出现逆温等有关。与国外城市和国内拉萨与西宁相比,沈阳黑炭质量浓度明显偏高,但与北京和西安的黑炭质量浓度大致相当。

常州城区秋冬季黑炭气溶胶的浓度变化特征

根据常州市2012年9月-2013年1月的黑炭气溶胶（Black Carbon，以下简称BC）在线监测数据及常规气象资料，分析了BC在秋冬季不同时间段的变化特征及气象要素对BC的影响。结果表明，常州秋冬季BC平均值为5．17（1．48～17．02）μg／m^3，主要集中在1．00斗μg／m^3～7．50μg／m^3，冬季较高于秋季，小时均值最大值达33．87μg／m^3；BC本底值为3．50μg／m^3；1月份BC日均值变化幅度最大，发生高污染的频率最高。Bc的日变化具有明显的双峰结构，一天中最大浓度多出现在上午06：00-09：00，特殊天气条件下，BC小时值存在不同的分布情况；BC在不同风向的输送条件下有明显的不同，偏东北方向过来的气团易造成BC高污染。

青藏高原黑炭气溶胶沉降变化特征的模拟分析

根据全球气溶胶气候模式GEM-AQ/EC模拟的1995~2004年黑炭气溶胶干湿沉降量,初步分析了青藏高原上黑炭气溶胶总沉降的季节分布及总沉降的年变化率季节分布。研究表明,在不同的季节,随着大气环流格局改变,使得在青藏高原上的黑炭气溶胶随着季节有不同量的沉降关系。从青藏高原上黑炭气溶胶平均总沉降量来看,冬季在青藏高原的东南部之外,其余地方的黑炭气溶胶总沉降量值很小,都低于5kg km^(-2),青藏高原的东南部也只有20kg km^(-2)。而在夏季青藏高原的大部分地区黑炭气溶胶的总沉降量都大于8~10kg km^(-2),青藏高原的东北部则是高达40kg km^(-2)。可以看出,青藏高原上黑炭气溶胶平均总沉降量夏季是冬季的两倍左右,而东北部地区则是高达了8倍左右。通过黑炭气溶胶总沉降的年变化率季节分布研究,得出除了秋冬季节有明显的递增趋势,其他季节年变化率不大。在青藏高原及邻近周边地区,年变化率在夏季和秋季的变化趋势基本是相反的。

黑炭气溶胶对丹东地区温度影响的模拟研究

黑炭气溶胶是气溶胶的重要组成成分,在大气中的浓度非常低,却对全球变暖、区域气候变化有重要影响。黑炭气溶胶能吸收从可见光到红波段的太阳辐射,已经被普遍认为是造成全球变暖的潜在因子。根据1951年~2016年丹东地区平均温度图可知,丹东地区平均温度波动上升。黑炭气溶胶的大量排放是丹东地区气温异常和快速升高的重要因子之一。本文利用SBDART模型,分别对丹东地区在有黑炭气溶胶和没有黑炭气溶胶的情况下,对丹东地区温度的影响进行模拟分析。模拟得到的结果是,在有黑炭气溶胶时,地面0~10公里有明显增温。当云在黑炭气溶胶的上层时,增加黑炭气溶胶以上云层的温度,但对下层大气的温度有削减作用。当云层在黑炭气溶胶以下时,对下层大气有明显的保温作用。

AE-31型黑炭监测仪及其使用维护与故障处理

本文介绍了黑炭气溶胶的基础知识和大气成分观测常用的黑炭气溶胶监测仪Aethalometer AE-31型的工作原理、构成部件、使用要点、巡查维护和故障排查处理等内容。对日常工作中常用的维护使用经验进行分析总结,给出简单故障的排查处理方法,以提高黑炭气溶胶监测仪运行的稳定性以及数据的完整性和准确性。

黑炭气溶胶质谱仪(SP-AMS)分析春季PM2.5中水溶性有机气溶胶

为探讨常州春季大气细颗粒物(PM2.5)的化学组成及污染特征,于2017年3月1日~5月30日采集了84个有效样品,对其水溶性离子(WSIIs)、碳质组分(OC和EC)等常规组分进行了测定和分析,并采用黑炭-气溶胶质谱仪(SP-AMS)对水溶性有机气溶胶(WSOA)进行了分析.结果表明,采样期间PM2.5的日均质量浓度为101.97μg·m^-3,超标(环境空气质量标准二级标准)率达73.8%,以轻度、中度和重度污染为主,分别占总天数的39.3%、21.4%和13.1%.WSIIs约占PM2.5的39.86%,其中二次离子(SO4^2-、NH4^+和NO3^-)占WSIIs的81.85%,阴阳离子电荷平衡的线性拟合直线的斜率(AE/CE)大于1(1.09),表明PM2.5偏弱酸性.OC/EC比值为2.53,说明受二次转化的影响.SP-AMS分析WSOA组分包含CxHy^+(32.1%)、CxHyO^+(30.4%)、CxHyO2^+(25.4%)和HyO^+(4.7%),其平均氧碳比(O/C)、氢碳比(H/C)、氮碳比(N/C)和有机质-有机碳比(OM/OC)分别为0.72、1.53、0.04和2.15,高的O/C表明春季光化学反应导致的二次转化贡献较大.正定矩阵因子分析模型(PMF)对WSOA的质谱进行解析得到:类烃OA(HOA)、半挥发氧化性-生物质燃烧排放OA(SVOOA-BBOA)和低挥发性氧化性OA(LVOOA)3种有机气溶胶,分别占WSOA总量的18.4%、34.1%和47.4%.

2013年12月石家庄一次霾天气过程中的黑炭浓度特征

2013年12月5日-27日石家庄地区连续出现霾天气,大气日均能见度为0.2-8km,其中大约89.53%的时间大气能见度不足5km.分析12月10-27日期间的黑炭固定观测数据表明：1）黑炭浓度均值为39.84μg/m^3,日变化具有明显的双峰结构,第1个峰值在上午9：00左右,第2个峰值在夜晚21：00-24：00;2）黑炭浓度小时均值与大气能见度小时均值之间呈负相关关系,当黑炭浓度大于固定观测期间的均值时,重度霾发生的概率为97.78%.此外,通过在车辆上安装黑炭分析仪和GPS接收机对石家庄市区主干道进行了多天的移动观测,结果表明：黑炭浓度与交通密度和街道特点（道路类型、交通密度）直接相关;市区二环的黑炭浓度较高,大约是二环内黑炭浓度均值的1.48倍;市中心区的黑炭浓度相对较低,且呈现明显的东西-南北向差异性.

AE测量结果的校正算法研究

Aethalometer(AE)测量法是最常用的黑炭气溶胶测量方法。论文给出了关于AE测量的5种已有校正算法,根据检测黑炭气溶胶过程中仍然存在负值、无穷大值等不符合理论和实际情况的测量值问题提出了一种新算法。新校正方法利用沉积惯性等原理对气溶胶透射衰减系数b ATN和参考量C ref进行多步校正。理论分析和实际应用表明,新校正算法对于AE测量结果,能修正98%以上不符合理论和实际情况的测量值,从而降低了测量误差。

四乙基愈创木酚液相·OH氧化SOA产率及特征分析:初始浓度的影响

液相化学过程作为二次有机气溶胶(SOA)形成的一种必不可少的途径,引起了学界对大气化学的广泛关注.由于其反应复杂性,反应机制、产物特性及对SOA质量的贡献还没有完全理解.本文选择四乙基愈创木酚(4-ethylguaiacol,EG)为前体物,系统地研究了初始浓度(0.03、0.3和3 mmol·L-1)的EG液相·OH氧化形成的液相二次有机气溶胶(aqSOA)特性的影响.用黑炭-气溶胶质谱(SP-AMS)测定aqSOA产率和氧化特性,气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)、离子色谱(IC)测定产物和低分子有机酸.紫外分光光度计(UV-vis)和高效液相色谱测定了类腐殖质(HULIS)等表征光吸光产物的形成.结果表明,不同初始浓度(mmol·L-1)下aqSOA的O/C都表现为随着反应时间延长而升高,分别在0.42~0.61(0.03 mmol·L-1)、0.49~0.84(0.3 mmol·L-1)和0.49~0.63(3 mmol·L-1)之间变化.SP-AMS测定aqSOA组分发现高初始浓度时二聚体(C16H18O2+,m/z302)量明显高,说明高浓度下更容易发生聚合反应.UV-vis分析表明,随光氧化反应的进行,250 nm处吸光明显增强,可能是由于250 nm处新的吸光性产物生成所致.反应过程中生成的HULIS浓度不断升高,与UV-vis测定的300~400 nm区域内吸光度增强结论一致,说明水相反应形成了棕色碳.IC检测到产物中含有小分子有机酸:甲酸、乙醇酸和草酸其中甲酸浓度最高.GC/MS检测到aqSOA中含酮、单聚体和二聚体等,说明发生了官能团化和聚合化过程.