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合肥研究院在大气气溶胶光学特性研究方面取得
分类:科技生活

近日,中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所研究员张为俊课题组在气溶胶光谱特性探测技术方面取得新进展,相关研究成果以Three-wavelength cavity-enhanced albedometer for measuring wavelength-dependent optical properties and single-scattering albedo of aerosols 为题发表于美国光学学会出版的Optics Express上。 气溶胶的光谱特性与其化学组分、尺寸和混合状态等密切相关,反映了气溶胶的种类和排放源特征。受测量方法的限制,现有的气溶胶光学测量系统,多为单波长、单参数测量系统,难以实现多个光学参数的在线原位同步测量,而气溶胶光谱特性测量系统更为缺乏。

该研究中使用的光学特性测量仪器为课题组自主研发的“气溶胶单次散射反照率光谱仪”(中科院科研装备研制项目资助)。该装置首次将宽带腔增强吸收光谱技术与积分球相结合,能够原位、同步测量气溶胶的散射和消光系数,进而获得气溶胶的吸收系数和单次散射反照率;结合粒谱分布的测量,可快速获得气溶胶的复折射率。它利用宽带腔增强吸收光谱测量消光系数,可以有效排除气体背景吸收的干扰;并且利用积分球收集散射光,前后向散射截止角减小到1.2º,趋于理想的浊度计,提高了散射系数测量的准确性。仪器相关工作发表于Anal. Chem.,(85, 2260–2268, 2013)和Atmos. Meas. Tech.,(7, 2551–2566, 2014)上。

腔增强反照率光谱测量系统应用于大气气溶胶综合观测

腔增强反照率光谱测量系统应用于大气气溶胶综合观测

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该研究工作得到国家自然科学基金、安徽省杰出青年科学基金和中科院青年创新促进会资助。

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图:一次灰霾事件过程中气溶胶光学特性及粒谱分布的变化

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该研究工作得到国家自然科学基金、安徽省杰出青年科学基金和中科院青年创新促会资助。

中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所研究员张为俊课题组在大气气溶胶光学特性研究方面取得新进展,相关研究工作以Optical properties of atmospheric fine particles near Beijing during the HOPE-J3A campaign 为题目发表于欧洲地球科学协会出版的Atmospheric Chemistry and Physics 杂志上(Atmos. Chem. Phys., 16, 6421-6439, 2016)。

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课题组研究员赵卫雄和博士徐学哲等人,于2014年首次将宽带腔增强吸收光谱技术与积分球技术相结合,研制了国际上首台腔增强反照率光谱仪,实现了大气气溶胶的消光、散射和吸收系数,以及单次散射反照率的在线原位同步测量(Atmospheric Measurement Techniques,7, 2551-2566, 2014)。近期,他们将该系统的探测波长扩展至紫外-红光波段,发展了一套宽波段腔增强反照率光谱系统,实现了气溶胶多个光学参数的光谱测量(Optics Express,26, 33484-33500, 2018),并已多次用于京津冀、长三角和珠三角等地区的大气综合观测,展现了很好的科研和业务应用前景,得到国内外同行的高度认可,部分观测成果发表于地学期刊:Atmospheric Chemistry and Physics, 16, 6421-6439, 2016;Atmospheric Chemistry and Physics, 18, 16829-16844, 2018。

该研究工作受国家自然科学基金重点项目、安徽省杰出青年科学基金、中国科学院重点部署项目以及公益性行业科研专项项目资助。

气溶胶的光谱特性与其化学组分、尺寸和混合状态等密切相关,反映着气溶胶的种类和排放源特征。受测量方法的限制,现有的气溶胶光学测量系统,多为单波长、单参数测量系统,难以实现多个光学参数的在线原位同步测量,而气溶胶光谱特性测量系统更为缺乏。

课题组副研究员赵卫雄、博士生徐学哲等人通过对2014年冬季北京地区大气细粒子光学特性的外场观测研究发现,在灰霾形成、发展和消失过程中,气溶胶光学特性存在明显的变化特征。有机气溶胶对大气消光的贡献最大,当污染程度增加时,无机物对大气消光的贡献增加。尽管黑碳质量浓度仅占PM1.0的4%,但由于其吸收较强,且在经历大气老化过程后,吸收进一步增强,对大气细粒子消光的贡献高达17%。黑碳气溶胶的等效质量吸收效率与OC/EC之比的高度相关性表明,在470nm波长处,二次有机气溶胶对PM1.0吸收的贡献不可忽略。

近日,安光所张为俊研究员课题组在气溶胶光谱特性探测技术方面取得新进展,相关研究成果以Three-wavelength cavity-enhanced albedometer for measuring wavelength-dependent optical properties and single-scattering albedo of aerosols为题发表于美国光学学会出版的Optics Express上。

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课题组赵卫雄研究员和徐学哲博士等人,于2014年首次将宽带腔增强吸收光谱技术与积分球技术相结合,研制了国际上首台腔增强反照率光谱仪,实现了大气气溶胶的消光、散射和吸收系数,以及单次散射反照率的在线原位同步测量(Atmospheric Measurement Techniques,7, 2551-2566, 2014)。近期,他们将该系统的探测波长扩展至紫外-红光波段,发展了一套宽波段腔增强反照率光谱系统,实现了气溶胶多个光学参数的光谱测量(Optics Express,26, 33484-33500, 2018),并已多次用于京津冀、长三角和珠三角等地区的大气综合观测,展现了很好的科研和业务应用前景,得到了国内外同行的高度认可,部分观测成果发表于地学TOP期刊:Atmospheric Chemistry and Physics, 16, 6421-6439, 2016;Atmospheric Chemistry and Physics, 18, 16829-16844, 2018。

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