二甲苯是一种重要的人为源 VOC, 也是城市地区 SOA 的重要前体物。二甲苯光氧化形成的 SOA 受多种环境因素影响, 而 NH3 对该反应形成的 SOA 生成产率及反应机制的影响尚不清楚。基于室内烟雾箱模拟系统, 探讨了 NH3 对二甲苯光氧化形成 SOA 质量浓度、物理特性及化学组成的影响。研究表明, 在低浓度条件下, NH3 对二甲苯光氧化生成 SOA 具有明显的促进作用, 结合气溶胶质谱结果发现 NH3 促进醛酮类物质进入颗粒相以及含氮有机物的生成是导致 SOA 质量浓度增加的主要原因。此外, NH3 能够提高邻二甲苯生成 SOA 的吸光度, 但是对对二甲苯无明显影响。分析表明, 相较于对二甲苯, 邻二甲苯光氧化会生成大量醛类物质, NH3 与醛类发生美拉德反应是导致 SOA 吸光性增加的主要原因。

海盐气溶胶 (SSA) 是海洋与大气进行物质交换的重要媒介。表面活性有机物是 SSA 界面有机膜的重要组成部分。有机膜的组分和形态变化对 SSA 的物理、化学和光学特性有着重要的影响，进而改变 SSA 的大气过程。将 Langmuir 槽与红外反射吸收光谱 (IRRAS) 技术相结合，从宏观角度和微观层面综合监测了表面膜的分子排布和构象信息。以水-气界面的硬脂酸/油酸和硬脂酸/反油酸复合组分单分子膜体系为例，研究了 SSA 界面上长链脂肪酸分子之间的相互作用，并探究了不饱和度和双键构型对复合膜界面特性的影响。研究发现，相对于 trans 双键构型的反油酸，油酸分子在 cis 构型双键位置的弯曲和折叠致使其具有更大的空间位阻，这使得它在单分子膜的挤压过程中会更大程度地阻碍硬脂酸分子的紧密排列。

基于 2005-2013 年 POLDER-3 多角度偏振观测资料, 通过最新开发的可以实现气溶胶光学特性及组分信息同时反演的气溶胶组分卫星反演方法获得全球气溶胶综合产品, 并利用 AERONET (Aerosol Robotic Network) 全球站点观测资料对反演获得的气溶胶光学辐射特性产品进行了综合评价分析, 讨论了气溶胶组分反演方法的适用性和先进性。结果表明, 气溶胶组分反演方法应用于多角度偏振观测中, 不仅可以获得高精度的多个波段气溶胶光学厚度 (AOD) 产品, 还可以获得多个波段吸收性气溶胶光学厚度 (AAOD) 以及不同波段组合下 (440/670 nm, 670/870 nm, 870/1020 nm, 440/1020 nm) ngstrm 指数 (AE) 等气溶胶光学辐射特性产品, 并且这些气溶胶光学特性反演产品都具有较小偏差, 表明气溶胶组分反演方法能够更好地对观测数据实现拟合, 获得更丰富更精确的气溶胶卫星反演产品, 为进一步优化算法并提供更加精确的卫星产品奠定基础。

为探讨复合污染条件下气溶胶的消光特性, 选取成都市 O3 与 PM2.5 同步污染的春季开展气溶胶组分与消光特性观测, 并结合美国 IMPROVE 化学消光算法研究了组成与消光特征的关系。结果表明, 2018 年春季成都 PM2.5 平均浓度与散射系数 bsp 分别为 (50.3±22.4) μg·m－3 和 (237.5±140.2) Mm－1, 且二者均呈现“单峰单谷”的日变化趋势; 大气气溶胶的消光系数为 (268.4±153.7) Mm－1, 对其贡献最大的组分是 NH4NO3 (26.0%) 和有机物 (OM) (24.4%)。分析表明在 PM2.5 与 O3 复合污染情况下, 二次污染组分 SNA (SO42－、NO3－、 NH4+ 三者之和)、二次有机碳 (SOC) 的含量显著增加, 与清洁天相比分别升高了 1.0 和 1.3 倍; OM 成为最大消光贡献者 (32.2%), 其次是 NH4NO3 和 (NH4)2SO4, 分别贡献 22.8% 和 20.5%。因此, 进一步减少气态前体物如 SO2、NOx、NH3 和 VOCs 的排放可以有效改善成都地区空气质量和能见度。

于 2015 年 12 月-2017 年 7 月在重庆城区和远郊站点采集气溶胶样品, 系统研究了该地区气溶胶中棕色碳 (BrC) 吸光特性的时空分布和影响因素, 并评估了 BrC 的辐射吸收贡献。研究结果表明, 该地区冬季 BrC 在 405 nm 的吸光系数 b405,BrC、吸光贡献和单位质量吸光效率均值分别为 (13.0±9.0) Mm－1、(24.5±6.1)% 和 (0.9±0.2) m2·g－1, 分别是夏季的 11.3、2.9 和 3.4 倍。城区站点 (YB) 夏、冬季 b405,BrC 值分别为远郊站点 (JY) 的 2.8 和 1.8 倍, 但冬季城区站点气溶胶吸光指数 E 值和 BrC 在 405 nm 的吸光贡献 [(1.2±0.1) 和 (16.7±5.9)%]低于远郊站点 [(1.6±0.2) 和 (32.3±6.3)%]。b405,BrC 与污染源示踪组分的相关性分析表明, 夏季 BrC 吸光特性主要受二次有机气溶胶 SOA 生成的影响, 而冬季的主要影响来源于生物质燃烧、燃煤和 SOA 生成。与夏季不同 (p> 0.1), 冬季 b405,BrC 与 NH4+、E 与 NO3－ 和 NH4+ 质量分数均显著相关 (p< 0.001)。 冬季 E 与 φ 的拟合关系与生物质燃烧模拟结果相似, 表明生物质燃烧是影响冬季 BrC 吸光特性的主要一次源, 而二次源主要是有机物与 NO3－、NH4+ 发生的老化过程。重庆冬季 BrC 在 405～980 nm 和 405～445 nm 的辐射吸收贡献分别为 (29.1±5.8)%、(60.8±13.7)%, 约为夏季的 2.9 和 3.2 倍, 表明冬季 BrC 的辐射吸收贡献显著, 尤其是在短波段范围。

利用离线滤膜-溶剂提取-连续光谱分析的方法在 2016 年 12 月 25 日到 2017 年 12 月 26 日期间对西安市大气颗粒物进行了连续一年的监测与分析。用石英纤维滤膜收集大气 PM2.5 样品, 再分别利用超纯水和甲醇超声萃取样品中的水溶性有机碳 (WSOC) 和甲醇可溶性有机碳 (MSOC), 最后进行紫外-可见吸收光谱分析获得样品光吸收特性。对西安市水溶性棕碳 (BrC) 和甲醇溶性 BrC 在 365 nm 下冬季和夏季的吸光贡献分析发现, 冬、夏两个季节甲醇提取的有机组分光吸收效率均高于水提取的, 甲醇溶性有机碳质量吸收效率 [MAE(MSOC)]年均值 [(1.60±0.67)m2·g－1]是水溶性有机碳质量吸收效率 [MAE(WSOC)]年均值 [(0.90±0.47) m2·g－1]的 1.17 倍, 表明有机溶剂萃取组分中含有更多的吸光能力更强的物质。冬季的 MAE(WSOC) 为 (2.05±0.86) m2·g－1, MAE(MSOC) 为 (1.53±0.36) m2·g－1; 夏季的 MAE(WSOC) 为 (1.06±0.24) m2·g－1, MAE(MSOC) 为 (0.51±0.17) m2·g－1。 冬季的 MAE 值总体高于夏季的, 且冬季的 WSOC 的 E250/E265 值 (5.25) 相对低于夏季 (5.58), 可能因冬季燃煤取暖排放导致。对 BrC 中的水溶性有机碳与气象六要素浓度进行了线性拟合, 结果显示 WSOC 与 PM2.5 (R2 = 0.6417) 和 PM10 (R2 = 0.4035) 有一定的相关性, 但与 O3 (R2 = 0.0682) 没有显示出明显的相关性, 表明其二次光化学反应的来源占比很小。

黑碳气溶胶是化石燃料和生物质不完全燃烧的产物之一, 不仅影响着空气质量和人体健康, 还通过吸收太阳辐射改变辐照平衡从而影响区域乃至全球气候。亚洲地区作为世界七大洲中人口最多、面积最广的地区, 黑碳气溶胶排放量占全球排放量二分之一以上。对当前黑碳气溶胶观测所用主要仪器与方法, 以及亚洲地区从上世纪九十年代至今有关黑碳气溶胶的观测结果进行了系统性总结。通过总结发现亚洲地区大气黑碳浓度分布特征与人口分布特征相一致, 中国地区黑碳浓度分界线与胡焕庸线大致吻合, 佐证了黑碳主要受人为活动影响的结论；并进一步分析了亚洲地区黑碳排放来源及影响因素,以及黑碳光学性质的最新研究成果；最后总结了当前研究中存在的不足, 并对黑碳气溶胶未来研究方向提出了展望。

吸湿性气溶胶会吸收环境空气中的水分, 其粒径会随相对湿度的增加而发生变化, 从而导致气溶胶的光学特性 (如消光、散射、吸收系数与单次散射反照率等) 发生显著的变化。气溶胶光学吸湿增长因子 (湿状态与干状态下光学参数的比值) 是衡量气溶胶光学吸湿增长能力的特征参数, 是计算大气能见度和气溶胶辐射强迫的关键输入量, 它的准确测量对于气溶胶环境和气候效应的评估具有重要意义。光学吸湿增长测量系统主要包括湿度调节系统和光学测量装置, 通过湿度调节系统改变样品的相对湿度, 再结合光学测量装置实时测量光学参数的变化, 从而实现光学吸湿特性的在线测量。鉴于气溶胶吸湿性研究的重要意义, 重点分析对比了现有的光学吸湿增长测量方法及应用, 并对下一步气溶胶光学吸湿增长特性测量技术和研究方向做了展望。

大气中的沙尘气溶胶颗粒物会通过与太阳辐射相互作用、参与云的形成过程等, 对气候系统产生强烈影响。对流层中的沙尘气溶胶通常是含有各种粒子成分的不均匀混合物, 只有通过详细了解单个沙尘粒子的理化特性才能充分认识其对气候的影响效应。基于此, 对过去 20 年基于光学方法对大气沙尘气溶胶观测分析的研究进行了全面的综述。回顾了利用电子显微镜、激光雷达以及单颗粒质谱等光学技术的研究成果, 简要介绍了基于扫描电镜和能谱、偏光特性、非对称因子等的观测分析技术, 并讨论其优缺点; 总结了沙尘气溶胶形貌、混合态特征研究, 讨论其参与大气物理化学过程的主要方式; 讨论了污染沙尘的光学性质、吸湿特性及成核能力, 这些特性都对气候变化和预测有重要影响。大气中的沙尘气溶胶是复杂多样的, 如何将精确的单粒子分析技术和快速响应的在线检测技术结合将是未来大气探测的研究重点, 这些研究成果也将进一步扩展到气溶胶的环境和气候影响研究, 以及人类健康风险评估中。

棕碳 (BrC) 是大气中一类重要的吸光性含碳气溶胶, 因其对区域乃至全球辐射强迫和气候具有显著影响而备受关注。然而, 对大气中 BrC 吸光特性缺乏全面认识是导致其辐射强迫评估不确定性的关键因素之一。通过梳理近年来国内外 BrC 吸光特性的相关研究, 发现 BrC 来源、发色团组成、大气过程、pH 条件和共存金属等都是影响 BrC 吸光特性的潜在因素, 系统总结了现有研究中对 BrC 吸光特性影响因素及影响机制的认识, 并对未来 BrC 吸光特性及影响因素相关的研究方向提出了建议与展望.