基于自主研发的气溶胶消光光谱仪, 在安徽省寿县观测站点进行了连续观测, 并对 2016 年 5 月至 12 月期间该地区的大气气溶胶光学特性开展了研究。结合不同大气因素分析了观测结果的时间序列变化及日变化规律, 对比了消光系数与 PM2.5 质量浓度、散射系数的相关性, 并探讨了风速风向对于寿县消光系数变化的影响。结果表明: 寿县地区大气消光系数时间序列变化与日变化特征明显, 且受到不同气象要素的影响。秋季和冬季的大气污染情况较为严重, 与其他季节相比, 污染天气的天数明显增多; 与清洁天气相比, 污染天气的消光系数和 PM2.5 质量浓度、散射系数显著增大。特别在冬季, 污染事件频繁。在 12 月份出现过重度污染天, 其 24 h PM2.5 平均浓度超过 150 μg·m-3, 且该月消光系数和 PM2.5 质量浓度、散射系数均达到观测期间月平均最大值。整个观测期间, 从日变化来看, 消光系数、PM2.5 质量浓度及散射系数均是白天波动较大, 午后出现最低值; 其中消光系数最大值出现于清晨 08:00 左右, 最小值则出现于下午 16:00 左右。此外, 消光光谱仪测得的气溶胶消光系数与 PM2.5 质量浓度和散射系数的相关系数分别为 0.91 和 0.83, 说明研制的消光光谱仪同其他仪器的测量结果具有很好的一致性。

含碘气溶胶对全球气候与环境变化有着深远的影响。已有的研究表明含碘气溶胶的形成和生长源于含碘前体物(碘及碘化物)的 氧化和后续聚合过程,含碘前体物的初步氧化会形成IO、OIO等具有高度反应活性的初级碘氧化物,进一步的氧化反应产生更 稳定的碘氧化物IxOy,再经过后续聚合反应形成碘氧粒子(iodine oxide particles, IOPs)。IOPs的形成机制决定了 含碘气溶胶的物化特性,最终决定了环境与气候效应。然而,现有的模型研究与大气观测结果之间,甚至是不同模型研究之间, 常常存在分歧,这些分歧又进而导致人们在评估含碘气溶胶对全球环境和气候变化影响效应上的不确定性。详细介绍了 近年来大气碘化学与含碘气溶胶形成机制的研究进展,并指出了亟待解决的问题和面临的挑战。

大气过氧自由基(RO2)是大气化学过程中的关键中间体自由基,在对流层光化学反应中占有重要地位,因此,对相关测量技术的研究具有极其重要的意义。 化学放大法是RO2测量中最常用的方法之一,是一种间接测量方法,通过在反应系统中加入过量的CO、NO气体,将低浓度、不易测量的过氧自由基 通过链式反应转化为高浓度、易测量的NO2进行测量, NO2测量的准确性对化学放大法很重要。对化学放大法进行了总结,并着重分析了 其中用于NO2测量的方法,分析了现有方法的优点与不足,并对未来的发展作了展望。

离子诱导成核是大气气溶胶形成的重要路径之一。大气中团簇离子的形成,主要由宇宙射线电离空气产生的初级离子 与H2 O、H2 SO4 、HNO3 、NH3 、有机物等物质发生的离子-分子反应而产生。成核是团簇离子生长和蒸发相互竞争的一个过程,团簇离子生 长到临界核尺寸时,便可自发生长。研究表明临界核大小约1.6 nm,对应粒子的质量数在5000 amu以上。离子诱导生成的气溶胶粒子对气候的影响以 及离子诱导成核在大气成核事件中是否占主要作用还存在很大争议,这需要进行进一步的外场观察、理论模拟、实验室研究来充分弄清离子诱导成核机理。

烯烃臭氧化反应是大气对流层中发生的极为重要的反应。Criegee中间体作为 烯烃臭氧化过程的关键中间体,其化学反应是大气OH自由基、有机酸、硫酸以及硝酸盐等物质的重要来源,因而受到充分的关注。因Criegee中间体 寿命短暂,其检测方法很少。目前如何检测该物质是颇为热门的难题。总结了最近几年Criegee中间体测量方面的研 究成果,包括各种检测方法及其特点。简单地将这些方法分为直接检测和间接检测两大类。最后比较了这些检测方 法并对未来的研究方向作了展望。

腔增强/衰荡吸收光谱技术,是目前应用最广泛的气溶胶光学特性原位测量方法之一,由于其原位、 实时特性,测量过程中气溶胶状态不会发生改变,测量具有代表性,近些年来已经开始作为各种仪器综合 比对实验中使用的参考标准。在经过近30年的发展后,相关技术发展日益成熟。对腔增强/衰荡吸 收光谱技术的发展及其在气溶胶光学特性测量方面的应用研究做了简要的回顾。

搭建了一台基于蓝光LED的非相干宽带腔增强吸收光谱系统, 并将其应用于NO2分子的高灵敏度痕量探测研究。在3 s采样时间下, 系统探测灵敏度为3.2×10-9 cm-1(1 σ), 对应NO2的探测极限约为187 pmol/mol。利用Allan方差对系统最佳采样时间及系统稳定性进行分析, 当采样时间延长至30 s时, 系统的探测极限可提高至44 pmol/mol。将该系统应用于实际大气中NO2的连续测量, 其测量结果与商业化NOx分析仪(Thermo 42i)进行了比对测试。