光聲光譜技術測量大氣氣溶膠吸收特性研究.pdf

1、大氣氣溶膠通過吸收和散射太陽輻射影響大氣輻射平衡，它對全球及局部地區(qū)的氣候變化具有重要作用，因此精確測量大氣氣溶膠的光學特性對評估其輻射效應和氣候效應的具有重要意義。光聲光譜技術因其可直接測量自然懸浮狀態(tài)下的氣溶膠粒子、不受粒子散射影響等優(yōu)點，被認為是進行氣溶膠光吸收特性研究的有效手段。
　　本文在光聲光譜理論的基礎上，設計了高性能的光聲池，研制了一套可用于測量實際大氣氣溶膠吸收系數的光聲光譜系統(tǒng)，通過對系統(tǒng)電噪聲、流動噪聲以及振

2、動噪聲的抑制，有效地提高了系統(tǒng)的靈敏度，并對吸收系數的標定以及系統(tǒng)的整體性能進行了系統(tǒng)研究。
　　利用研制的系統(tǒng)，首先測量了實驗室內產生的香煙氣溶膠和苯胺黑氣溶膠的光吸收特性，驗證了系統(tǒng)的可靠性;然后，以合肥郊區(qū)的實際大氣氣溶膠為研究對象，通過長時間連續(xù)測量和多波長同時測量，結合掃描電遷移率顆粒物粒徑譜儀的測量結果，詳細分析了氣溶膠粒子數濃度、粒徑分布，以及化學成分的變化對測量氣溶膠光吸收精度的影響。最后，為了開展大氣氣溶膠在中紅

3、外波段的吸收研究，利用可調諧外腔量子級聯(lián)激光器對該波段實際大氣中的CO2和N2O以及CO和N2O進行了同時探測，并對氣體分子吸收和大氣氣溶膠吸收的同時探測進行了初步嘗試。
　　本論文的主要研究成果及創(chuàng)新有:
　　(1)在國內率先研制了基于光聲光譜技術的大氣氣溶膠吸收測量系統(tǒng)，對系統(tǒng)的噪聲進行了分析，設計了消除采樣管內振動噪聲的微孔消音器，有效抑制了采樣泵振動噪聲的影響，并對系統(tǒng)的整體性能進行了實驗研究和分析，為測量過程中采樣

4、流量的控制、數據采集頻率的設定等參數提供了依據。在對吸收系數進行標定時，利用光譜儀測得的綠光激光器的發(fā)射譜和HITRAN數據提供的NO2吸收譜對單位濃度NO2的吸收系數進行了計算，使標定結果更加準確。
　　(2)利用研制的光聲測量系統(tǒng)，測量了實驗室產生的香煙氣溶膠和苯胺黑氣溶膠的光吸收特性，對系統(tǒng)的可靠性進行了驗證。然后，對合肥郊區(qū)實際大氣氣溶膠的吸收系數進行了長時間的測量，并分析了粒子數濃度、粒徑分布以及氣溶膠化學成分等因素對氣