论文总字数：20016字
目 录
第一章 绪论 ……………………………………………………………1
1.1 选题背景及意义 ………………………………………………………………………1
1.2 气溶胶和黑碳气溶胶 …………………………………………………………………1
1.2.1 气溶胶 …………………………………………………………………………1
1.2.2 黑碳气溶胶 ……………………………………………………………………2
1.3 黑碳气溶胶对人体健康和环境、气候的影响 ………………………………………2
1.3.1 对人体健康的影响 ……………………………………………………………2
1.3.2 对全球气候变化的影响 ………………………………………………………3
1.4 国内外研究现状 ………………………………………………………………………3
1.5 研究内容与技术路线 …………………………………………………………………4
1.5.1 研究内容 ………………………………………………………………………4
1.5.2 技术路线 ………………………………………………………………………5
第二章 实验原理与实验方法 …………………………………………6
2.1 实验原理 ………………………………………………………………………………6
2.2 采样方法 ………………………………………………………………………………7
2.3 样品分析方法 …………………………………………………………………………7
2.3.1 元素碳（EC）含量的测定 ……………………………………………………7
2.3.2 样品光学性质的分析 …………………………………………………………9
第三章 南京市黑碳气溶胶的质量吸收效率研究……………………10
3.1 样品采集和数据计算 …………………………………………………………………10
3.2 南京四季黑碳气溶胶的质量吸收效率研究 …………………………………………11
3.3 结论 ……………………………………………………………………………………14
第四章 总结与展望 …………………………………………………16
4.1 总结 ……………………………………………………………………………………16
4.2 展望 ……………………………………………………………………………………16
参考文献 ………………………………………………………………17
致谢 ……………………………………………………………………19
黑碳气溶胶的质量吸收效率研究
李登峰
，China
Abstract：Black carbon aerosol is an air pollutant. It is one of the most important components of urban fine particulate matter (PM2.5). It has great harm to human health. And the black carbon particles have the absorption of light, can absorb the energy in the solar light, heat the surrounding atmosphere, and its radiation force is second only to CO2. It is of great significance to study the optical properties of the black carbon particles to alleviate the global greenhouse effect.
The optical properties of black carbon particles are influenced by many factors, such as emission sources and the aging degree of aerosols, which will affect the optical properties of black carbon particles. In the experiment, the air PM2.5 samples of four seasons in north suburb of Nanjing were collected. The organic carbon (OC) and black carbon (BC) in the samples were determined by DRI 2001A organic carbon / element carbon (OC/EC) analyzer. The absorption coefficient (Babs) of the air PM2.5 samples was measured by the three wave long light sound black carbon Photometer (PASS-3). The mass absorption efficiency (MAE) of black carbon (BC) in the sample was calculated. The factors affecting the absorbance of black carbon (BC) were analyzed by comparing the data of four seasons.
Key words：Black carbon aerosol、Mass absorption cross-section、Coatings、Influence factors
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
近年来，空气污染是人们关注的话题。目前，大气污染有自然因素和人为因素两种，自然因素包括森林火灾、火山喷发等，而人为因素较多，也是空气污染的主要因素，包括工业废气、汽车尾气、生活燃料的燃烧等，尤其是工业生产和交通运输对大气环境的影响最为严重。化石燃料的不完全燃烧会产生含碳的颗粒，漂浮在空气中形成碳质气溶胶，它也是城市城市细颗粒物（PM2.5）的重要组成成分之一，https://p1.ssl.qhmsg.com/t01f70edc7b5297c89a.jpg，虽然细颗粒物只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。
一个成年人每天要呼吸大约2万多次，吸入空气达15 ~ 20立方米，空气中的污染物颗粒被吸入人体后会对人体的呼吸系统等造成严重危害，还会引发肺癌、慢性阻塞型肺炎、心脑血管疾病等慢性疾病，对人体健康有重要影响。
同时，PM2.5颗粒通过对云的形成和降水过程的影响来间接影响全球气候的变化。并且碳质气溶胶具有吸光性，能吸收太阳的能量，加热周边大气，对全球的温室效应具有一定的贡献。
在过去的十年中，由于碳质气溶胶对人类健康、空气能见度和气候变化的复杂影响，它一直是科学家们广泛研究的热点。碳质气溶胶是成千上万种特征很复杂的，具有广泛的化学、热学和光学性质的物质的集合体，结果就是，与环境气溶胶中其他成分（例如硫酸盐和矿物粉尘）相比，它的表征更加困难和复杂。
即时排放出的新鲜黑碳是疏水性的，并和燃烧时产生的其他排放物以外混（不同成分的气溶胶颗粒以分离的个体混合）的形式存在于空气中[1]，但随着在大气中停留的延长，气溶胶开始老化，使黑碳颗粒结合有机或无机的其他物质，在表面形成包裹层，以内混的形式存在于大气中，这会产生吸光增强效应，使气溶胶的吸光性增强，对黑碳颗粒的光学性质的测定带来很大的不确定性。研究气溶胶的相关光学性质将可以增加实验测量结果的准确度，这将帮助人们更好的了解和估算黑碳气溶胶对全球温室效应以及气候变化的影响，也能为PM2.5等空气污染物的防治提供重要的理论依据和准确的测量数据。
1.2 气溶胶和黑碳气溶胶
1.2.1 气溶胶
气溶胶是固体或液体小颗粒分散在气体中形成的胶体，也就是以空气为分散剂的胶体，常见的是大气气溶胶。
大气气溶胶包含多种化学成分，主要分成无机粒子和有机粒子[1,2,3]，无机粒子包括水溶性离子、地壳矿物盐类和痕量元素等，有机粒子包括脂肪族类，芳香族类，酸类。其中硫酸盐类，硝酸盐类，铵盐颗粒是PM2.5 的重要无机化学成分，它们在酸雨的形成过程中起重要作用，对大气能见度的降低也有重要影响。相对于无机粒子，有机气溶胶的形成机制更为复杂，因此目前对于大气气溶胶中有机粒子的化学组成和浓度水平的研究并不完善。
根据大气气溶胶的形成机制不同，可分为一次气溶胶和二次气溶胶[4]。一次气溶胶主要是由污染源直接排放的颗粒物，其来源很多，有的来源于自然界，如火山喷发的烟尘、被风吹起的尘土、海水飞溅扬入大气后而被蒸发的盐粒、细菌、微生物、植物的孢子花粉、流星燃烧所产生的细小微粒和宇宙尘埃等，有的来源于人类活动，如煤、石油及其他矿物燃料的燃烧，以及车辆产生的废气排放至空气中的大量烟粒等。二次气溶胶是指排放到大气中的气态或固态颗粒污染物经过化学反应（如紫外光、臭氧等引起的光化学反应）形成新的大气颗粒物，比如，大气中的SO2和NOx经过大气化学反应，分别会生成二次粒子硫酸盐颗粒和硝酸盐颗粒。
天空中的云、雾、尘埃，工业上和运输业上用的锅炉和各种发动机里未燃尽的燃料所形成的烟，采矿、采石场磨材和粮食加工时所形成的固体粉尘，人造的掩蔽烟幕等都是气溶胶的具体实例。
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