典型大气环境下黑碳气溶胶理化特性观测研究
发布时间：2021-03-23 04:57
难熔黑碳（refractory Black Carbon,rBC）是大气细粒子（PM2.5）的重要组分,由化石、生物质等含碳燃料的不完全燃烧产生。rBC具有极强的直接吸收太阳辐射的能力,能够改变太阳辐照平衡,进而影响区域气候乃至全球气候。rBC排放到空气中后,已存在于环境大气中的各种物质（包括有机物及无机盐）会通过物理或化学过程包覆在其表面,伴随rBC排出并附着其上的初始一次组分也会缓慢氧化,进而改变含rBC的颗粒物的结构,吸光性质以及吸湿性质等。老化的含rBC气溶胶的包覆层通常较厚,通过所谓的“棱镜效应”,可增强rBC核的吸光能力,影响地球辐射平衡,进而引起区域及全球气候变化。rBC被亲水性物质包覆后,还能够作为云凝结核,改变云的物理和化学性质,影响降雨及太阳辐射等。此外,受不同区域的产业布局及环境等要素影响,不同区域的rBC的排放源以及大气老化过程会存在较大的差异。因此,研究不同区域的含BC气溶胶的排放源,化学组成,混合状态及其光学吸收能力的变化等是准确评估BC的气候效应及制定有效的大气灰霾控制政策等的关键。本研究以一台黑碳气溶胶质谱仪（Soot-Particle Aerosol ...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１透射电镜下ｒＢＣ的结构＿??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｍｏｉｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ?ｂｌａｃｋ?ｃａｒｂｏｎ?ｕｎｄｅｒ?ＴＥＭ??
１．１．３黑碳的结构??１９圓顯??图１．１透射电镜下ｒＢＣ的结构＿??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｍｏｉｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ?ｂｌａｃｋ?ｃａｒｂｏｎ?ｕｎｄｅｒ?ＴＥＭ??由ｒＢＣ的定义可知其结构主要为纳米单质碳小球组成的聚集体，因此其结构呈不规??则的链状或分枝状（见图１．１），粒径也随不同的燃烧条件各异。新鲜ｒＢＣ的结构与其??燃烧源及燃烧条件相关，其结构的的不规则度定量可用分形维数（Ｆｒａｃｔａｌ?ｃＨｍｅｎｓｉｏｎ）??来表示。例如，由于生物质燃烧生成的ＨＢＣ表面常伴有较多的有机物及无机盐（ＫＣ１??等），因此生物质燃烧产生的ｒＢＣ—般较机动车尾气中的ｒＢＣ的不规则度低，ｒＢＣ由于??受这些附着ＩＣＭｓ的影响，呈现更紧凑的团状结构，其粒径通常也相对较小。??１．１．４黑碳的光学属性??碳（Ｃ）有多种同素异形体，如无定型碳，富勒烯，石墨烯及钻石等，无定型碳，??富勒烯和石墨烯可强吸收可见光
包覆效应（包覆物主要由各种有机物及无机盐组成，如硫酸铵及硝酸铵等），使其结??构和光学性质可能在包覆物存在的情况下演变，导致了〃ＢＣ的质量吸收截面（Ｍａｓｓ??Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?Ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ，ＭＡＣ）的增加，通过所谓的“棱镜”效应（见图１．３），增强??ｒＢＣ的吸光效应另外，ｒＢＣ如被亲水物质包覆，还能改变其吸水性从而作为云??凝结核（Ｃｌｏｕｄ?Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ?Ｎｕｃｌｅｉ，?ＣＣＮ），来改变云的微物理过程、光学特性以及??降水效率等［３９］。含〃ＢＣ气溶胶的包覆物化学组分及内部混合状态等将随其在大气中的??老化过程不断变化，ｒＢＣ的光学属性也伴随着不断变化。??喊??＼??图１．３“棱镜＂效应??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?“ｌｅｎｓｉｎｇ?ｅｆｆｅｃｔ”??据政府间气候变化专门委员会（Ｉｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌ?Ｐａｎｅｌ?ｏｎ?Ｃｌｉｍａｔｅ?Ｃｈａｎｇｅ，?ＩＰＣＣ）??２０１３年的报告（见图１．２），／－ＢＣ对地球的辐射强迫为０．６４?Ｗｍ＿２，且存在较高的不确定??性［４２］，这主要由于ｒＢＣ的排放源及强度不同，在不同大气条件下的老化机制也不同。??然而，目前多数气候模型计算的含ｒＢＣ气溶胶的辐射强迫值基本上是基于核－壳球模型??（（Ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ
【参考文献】：
期刊论文
[1]南京北郊黑碳气溶胶的来源解析[J]. 肖思晗,于兴娜,朱彬,何镓祺,吕睿,沙丹丹. 环境科学. 2018(01)
[2]南京春夏秸秆焚烧期间大气黑碳气溶胶来源解析[J]. 花艳,汤莉莉,刘丹彤,张运江,蒋磊,喻义勇,傅寅,陈诚,秦玮. 环境科学与技术. 2017(01)
[3]Impacts of meteorological parameters and emissions on decadal,interannual, and seasonal variations of atmospheric black carbon in the Tibetan Plateau[J]. MAO Yu-Hao,LIAO Hong. Advances in Climate Change Research. 2016(03)
[4]南京冬季重污染过程中黑碳气溶胶的混合态及粒径分布[J]. 蒋磊,汤莉莉,潘良宝,刘丹彤,花艳,张运江,周宏仓,崔玉航. 环境科学. 2017(01)
[5]南京北郊黑碳气溶胶污染特征及影响因素分析[J]. 肖思晗,于兴娜,朱彬,何镓祺. 环境科学. 2016(09)
[6]灰霾天气期间南京气溶胶的化学组成及光学特性研究[J]. 曲雅微,王体健,马超群,程鲁尧,党瑞君. 环境监测管理与技术. 2015(02)
[7]在线单颗粒气溶胶质谱SPAMS对细颗粒物中主要组分提取方法的研究[J]. 付怀于,闫才青,郑玫,蔡靖,李小滢,张延君,周振,傅忠,李梅,李磊,张远航. 环境科学. 2014(11)
[8]南京持续雾霾天气中亚微米细颗粒物化学组分及光学性质[J]. 汤莉莉,张运江,孙业乐,于红霞,周宏仓,王壮,秦玮,CHEN Ping,张红亮,陈杨,江蓉馨. 科学通报. 2014(20)
[9]南京地区大气气溶胶及水溶性无机离子特征分析[J]. 张秋晨,朱彬,龚佃利. 中国环境科学. 2014(02)
[10]春节期间南京气溶胶质量浓度和化学组成特征[J]. 王红磊,朱彬,沈利娟,张泽锋,刘晓慧. 中国环境科学. 2014(01)
硕士论文
[1]NO2在黑碳表面的非均相反应及碳—硝酸内混合颗粒物的外场观测[D]. 沈利娟.南京信息工程大学 2013
本文编号：3095179
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１透射电镜下ｒＢＣ的结构＿??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｍｏｉｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ?ｂｌａｃｋ?ｃａｒｂｏｎ?ｕｎｄｅｒ?ＴＥＭ??
１．１．３黑碳的结构??１９圓顯??图１．１透射电镜下ｒＢＣ的结构＿??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｍｏｉｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ?ｂｌａｃｋ?ｃａｒｂｏｎ?ｕｎｄｅｒ?ＴＥＭ??由ｒＢＣ的定义可知其结构主要为纳米单质碳小球组成的聚集体，因此其结构呈不规??则的链状或分枝状（见图１．１），粒径也随不同的燃烧条件各异。新鲜ｒＢＣ的结构与其??燃烧源及燃烧条件相关，其结构的的不规则度定量可用分形维数（Ｆｒａｃｔａｌ?ｃＨｍｅｎｓｉｏｎ）??来表示。例如，由于生物质燃烧生成的ＨＢＣ表面常伴有较多的有机物及无机盐（ＫＣ１??等），因此生物质燃烧产生的ｒＢＣ—般较机动车尾气中的ｒＢＣ的不规则度低，ｒＢＣ由于??受这些附着ＩＣＭｓ的影响，呈现更紧凑的团状结构，其粒径通常也相对较小。??１．１．４黑碳的光学属性??碳（Ｃ）有多种同素异形体，如无定型碳，富勒烯，石墨烯及钻石等，无定型碳，??富勒烯和石墨烯可强吸收可见光
包覆效应（包覆物主要由各种有机物及无机盐组成，如硫酸铵及硝酸铵等），使其结??构和光学性质可能在包覆物存在的情况下演变，导致了〃ＢＣ的质量吸收截面（Ｍａｓｓ??Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?Ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ，ＭＡＣ）的增加，通过所谓的“棱镜”效应（见图１．３），增强??ｒＢＣ的吸光效应另外，ｒＢＣ如被亲水物质包覆，还能改变其吸水性从而作为云??凝结核（Ｃｌｏｕｄ?Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ?Ｎｕｃｌｅｉ，?ＣＣＮ），来改变云的微物理过程、光学特性以及??降水效率等［３９］。含〃ＢＣ气溶胶的包覆物化学组分及内部混合状态等将随其在大气中的??老化过程不断变化，ｒＢＣ的光学属性也伴随着不断变化。??喊??＼??图１．３“棱镜＂效应??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?“ｌｅｎｓｉｎｇ?ｅｆｆｅｃｔ”??据政府间气候变化专门委员会（Ｉｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌ?Ｐａｎｅｌ?ｏｎ?Ｃｌｉｍａｔｅ?Ｃｈａｎｇｅ，?ＩＰＣＣ）??２０１３年的报告（见图１．２），／－ＢＣ对地球的辐射强迫为０．６４?Ｗｍ＿２，且存在较高的不确定??性［４２］，这主要由于ｒＢＣ的排放源及强度不同，在不同大气条件下的老化机制也不同。??然而，目前多数气候模型计算的含ｒＢＣ气溶胶的辐射强迫值基本上是基于核－壳球模型??（（Ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ
【参考文献】：
期刊论文
[1]南京北郊黑碳气溶胶的来源解析[J]. 肖思晗,于兴娜,朱彬,何镓祺,吕睿,沙丹丹. 环境科学. 2018(01)
[2]南京春夏秸秆焚烧期间大气黑碳气溶胶来源解析[J]. 花艳,汤莉莉,刘丹彤,张运江,蒋磊,喻义勇,傅寅,陈诚,秦玮. 环境科学与技术. 2017(01)
[3]Impacts of meteorological parameters and emissions on decadal,interannual, and seasonal variations of atmospheric black carbon in the Tibetan Plateau[J]. MAO Yu-Hao,LIAO Hong. Advances in Climate Change Research. 2016(03)
[4]南京冬季重污染过程中黑碳气溶胶的混合态及粒径分布[J]. 蒋磊,汤莉莉,潘良宝,刘丹彤,花艳,张运江,周宏仓,崔玉航. 环境科学. 2017(01)
[5]南京北郊黑碳气溶胶污染特征及影响因素分析[J]. 肖思晗,于兴娜,朱彬,何镓祺. 环境科学. 2016(09)
[6]灰霾天气期间南京气溶胶的化学组成及光学特性研究[J]. 曲雅微,王体健,马超群,程鲁尧,党瑞君. 环境监测管理与技术. 2015(02)
[7]在线单颗粒气溶胶质谱SPAMS对细颗粒物中主要组分提取方法的研究[J]. 付怀于,闫才青,郑玫,蔡靖,李小滢,张延君,周振,傅忠,李梅,李磊,张远航. 环境科学. 2014(11)
[8]南京持续雾霾天气中亚微米细颗粒物化学组分及光学性质[J]. 汤莉莉,张运江,孙业乐,于红霞,周宏仓,王壮,秦玮,CHEN Ping,张红亮,陈杨,江蓉馨. 科学通报. 2014(20)
[9]南京地区大气气溶胶及水溶性无机离子特征分析[J]. 张秋晨,朱彬,龚佃利. 中国环境科学. 2014(02)
[10]春节期间南京气溶胶质量浓度和化学组成特征[J]. 王红磊,朱彬,沈利娟,张泽锋,刘晓慧. 中国环境科学. 2014(01)
硕士论文
[1]NO2在黑碳表面的非均相反应及碳—硝酸内混合颗粒物的外场观测[D]. 沈利娟.南京信息工程大学 2013
本文编号：3095179
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3095179.html
