運(yùn)用單顆粒飛行時(shí)間質(zhì)譜和光腔衰蕩氣溶膠消光儀研究上海地區(qū)氣溶膠化學(xué)組成及混合狀態(tài)對(duì)其光學(xué)性質(zhì)的影響.pdf

1、近年來(lái)，大氣氣溶膠因?yàn)槠鋵?duì)人體健康、空氣質(zhì)量、能見度以及氣候變化的影響而受到人們的廣泛關(guān)注。氣溶膠的光學(xué)性質(zhì)影響了地球大氣的太陽(yáng)輻射收支平衡并且是輻射強(qiáng)迫評(píng)估模型中的重要參數(shù)。氣溶膠顆粒的濃度、粒徑分布、吸濕性、化學(xué)組成和混合態(tài)對(duì)于氣溶膠光學(xué)性質(zhì)都有極大的影響。單顆粒氣溶膠飛行時(shí)間質(zhì)譜(aerosoltime-of-fright mass spectrometer,簡(jiǎn)稱(ATOFMS)能實(shí)時(shí)在線測(cè)量單顆粒的粒徑和化學(xué)成分;光腔衰蕩氣溶膠

2、消光儀（Cavity ring down aerosol extinction spectrometer，簡(jiǎn)稱CRD-AES）和三波段積分濁度計(jì)可以實(shí)時(shí)在線的提供顆粒物的消光系數(shù)、散光系數(shù)、吸光系數(shù)和單次散射反照率等光學(xué)性質(zhì)。利用這些技術(shù)，我們從單顆粒的角度深入研究了上海冬季大氣氣溶膠濃度、粒徑分布、化學(xué)組成和混合狀態(tài)對(duì)其光學(xué)性質(zhì)影響過(guò)程，從而減少在評(píng)估氣溶膠直接氣候效應(yīng)時(shí)對(duì)其光學(xué)性質(zhì)所做假設(shè)的不確定性。本論文主要包括以下兩部分內(nèi)容:<

3、br>　　(1)數(shù)據(jù)處理中的顆粒物分類方法。由于氣溶膠飛行時(shí)間質(zhì)譜(ATOFMS)的數(shù)據(jù)采集量巨大，加上顆粒物混合狀態(tài)復(fù)雜，一次源與二次源在單顆粒物中很難區(qū)分，所以我們需要找到一個(gè)有效的、合理的、統(tǒng)計(jì)學(xué)的分類方法，來(lái)將這些大量的數(shù)據(jù)信息規(guī)整分類。結(jié)合源解析和粒徑分析，使用自適應(yīng)共振理論神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ART-2a)這種有效的智能分類方法來(lái)區(qū)別和規(guī)整大量的質(zhì)譜信息，可以清晰的分辨一次氣溶膠、二次氣溶膠和顆粒物的混合狀態(tài)。對(duì)比ART-2a分類，示

4、蹤離子(Marker)方法應(yīng)用于ATOFMS數(shù)據(jù)處理較早，也較普遍。示蹤離子方法需要借鑒前人的研究經(jīng)驗(yàn)，基于參數(shù)（m/z、area和relative area等）的選擇，通過(guò)編程語(yǔ)言就能分類:礦塵顆粒氣溶膠、海鹽氣溶膠、含碳?xì)馊苣z和二次氣溶膠等。
　　(2)氣溶膠顆粒光學(xué)性質(zhì)以及與化學(xué)組成和混合態(tài)之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)上海地區(qū)冬季大氣顆粒物的單顆粒質(zhì)譜、粒徑分布和光學(xué)性質(zhì)分析，我們發(fā)現(xiàn):顆粒物的光吸收系數(shù)受到交通污染和邊界層影響出現(xiàn)日

5、變化趨勢(shì)。顆粒物的數(shù)濃度與消光系數(shù)存在一定相關(guān)性(R2=0.6)。元素碳/有機(jī)碳的混合物和老化的有機(jī)碳與氣溶膠散光和吸光系數(shù)都有一定的相關(guān)性(R2＞0.5)，在這兩類顆粒物中質(zhì)譜中都出現(xiàn)了較強(qiáng)的硝酸鹽和銨鹽的信號(hào)峰。硝酸鹽和硫酸鹽顆粒物與氣溶膠的光散射系數(shù)相關(guān)，R2分別為0.39和0.30。純?cè)靥寂c單散射反照率呈現(xiàn)了良好的負(fù)相關(guān)性(R2=-0.7)。其他種類的顆粒物在觀測(cè)期間都沒表現(xiàn)出與光學(xué)系數(shù)較強(qiáng)的相關(guān)性。除了氣溶膠化學(xué)組成，大氣顆