单颗粒黑碳测量仪的标定及其在天津武清和北极地区的应用

【摘要】：黑碳气溶胶是气候变化研究的一项重要的研究内容。本文介绍了单颗粒黑碳测量仪观测原理,即用红外波段的连续激光束对黑碳气溶胶粒子加热并使之燃烧,通过粒子发出的散射信号和激光诱导燃烧产生的光信号,来分析每一个黑碳粒子的特性,然后通过两种信号的时间差判断黑碳粒子的混合状态。它的原理有别于传统的黑碳气溶胶观测方法,可以提供单个黑碳气溶胶粒子特性信息。 2009年12月使用单颗粒黑碳测量仪在天津市武清气象局进行了为期一个月的观测。结果表明,在粒径50 nm到500 nm的气溶胶粒子中,黑碳气溶胶粒子平均数浓度为1504个/cm~3,黑碳气溶胶粒子的平均质量浓度为8.2μg/m~3,包衣较厚的混合型黑碳气溶胶粒子占黑碳气溶胶粒子的51.5%。在大风条件空气质量良好的天气个例中,日平均数浓度为215个/cm~3,日平均质量浓度为1.2μg/m~3,混合型黑碳气溶胶粒子占40.2%;而在污染较严重的个例中,日平均数浓度为3169个/cm~3,日平均质量浓度高达17.2μg/m~3,混合型黑碳气溶胶粒子也增加至78.7%,同时,黑碳气溶胶粒子所占的比例变大,数浓度的日变化减小。 2010年8月5日至9月28日期间北极Zeppelin站观测的结果表明,在粒径50nm到500 nm的气溶胶粒子中,平均数浓度为0.56个/cm~3,黑碳气溶胶占该粒径范围内气溶胶数的5.5%。碳气溶胶粒子数浓度低于1个/cm~3的时次占到了84.3%黑碳气溶胶粒子平均质量浓度为1.0 ng/m~3。包衣较厚的黑碳气溶胶粒子占全部黑碳气溶胶粒子的71.3%。