光聲光譜技術(shù)測(cè)量大氣氣溶膠吸收特性研究.pdf

1、大氣氣溶膠通過(guò)吸收和散射太陽(yáng)輻射影響大氣輻射平衡，它對(duì)全球及局部地區(qū)的氣候變化具有重要作用，因此精確測(cè)量大氣氣溶膠的光學(xué)特性對(duì)評(píng)估其輻射效應(yīng)和氣候效應(yīng)的具有重要意義。光聲光譜技術(shù)因其可直接測(cè)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(diǎn)，被認(rèn)為是進(jìn)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(chǔ)上，設(shè)計(jì)了高性能的光聲池，研制了一套可用于測(cè)量實(shí)際大氣氣溶膠吸收系數(shù)的光聲光譜系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)電噪聲、流動(dòng)噪聲以及振

2、動(dòng)噪聲的抑制，有效地提高了系統(tǒng)的靈敏度，并對(duì)吸收系數(shù)的標(biāo)定以及系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　利用研制的系統(tǒng)，首先測(cè)量了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)產(chǎn)生的香煙氣溶膠和苯胺黑氣溶膠的光吸收特性，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性;然后，以合肥郊區(qū)的實(shí)際大氣氣溶膠為研究對(duì)象，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)測(cè)量和多波長(zhǎng)同時(shí)測(cè)量，結(jié)合掃描電遷移率顆粒物粒徑譜儀的測(cè)量結(jié)果，詳細(xì)分析了氣溶膠粒子數(shù)濃度、粒徑分布，以及化學(xué)成分的變化對(duì)測(cè)量氣溶膠光吸收精度的影響。最后，為了開(kāi)展大氣氣溶膠在中紅

3、外波段的吸收研究，利用可調(diào)諧外腔量子級(jí)聯(lián)激光器對(duì)該波段實(shí)際大氣中的CO2和N2O以及CO和N2O進(jìn)行了同時(shí)探測(cè)，并對(duì)氣體分子吸收和大氣氣溶膠吸收的同時(shí)探測(cè)進(jìn)行了初步嘗試。
　　本論文的主要研究成果及創(chuàng)新有:
　　(1)在國(guó)內(nèi)率先研制了基于光聲光譜技術(shù)的大氣氣溶膠吸收測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的噪聲進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了消除采樣管內(nèi)振動(dòng)噪聲的微孔消音器，有效抑制了采樣泵振動(dòng)噪聲的影響，并對(duì)系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和分析，為測(cè)量過(guò)程中采樣

4、流量的控制、數(shù)據(jù)采集頻率的設(shè)定等參數(shù)提供了依據(jù)。在對(duì)吸收系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，利用光譜儀測(cè)得的綠光激光器的發(fā)射譜和HITRAN數(shù)據(jù)提供的NO2吸收譜對(duì)單位濃度NO2的吸收系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，使標(biāo)定結(jié)果更加準(zhǔn)確。
　　(2)利用研制的光聲測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量了實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的香煙氣溶膠和苯胺黑氣溶膠的光吸收特性，對(duì)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。然后，對(duì)合肥郊區(qū)實(shí)際大氣氣溶膠的吸收系數(shù)進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量，并分析了粒子數(shù)濃度、粒徑分布以及氣溶膠化學(xué)成分等因素對(duì)氣