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基于光声光谱技术的大气气溶胶吸收系数测量

红外与激光工程 2014年第9期43卷 3010-3014页

作者：刘强王贵师刘锟陈卫东朱文越黄印博高晓明中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室安徽合肥230031 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气物理化学研究室安徽合肥230031 法国滨海大学大气物理化学实验室法国敦刻尔克59140

气溶胶光吸收特性是影响气溶胶大气辐射强迫的重要因素,光声光谱技术被认为是测量气溶胶光吸收特性的理想方法之一。利用扫描电迁移率粒径谱仪和自行设计的气溶胶吸收光声光谱仪对合肥郊区大气气溶胶的粒径分布和吸收系数进行了连续测量... 详细信息

气溶胶光吸收特性是影响气溶胶大气辐射强迫的重要因素,光声光谱技术被认为是测量气溶胶光吸收特性的理想方法之一。利用扫描电迁移率粒径谱仪和自行设计的气溶胶吸收光声光谱仪对合肥郊区大气气溶胶的粒径分布和吸收系数进行了连续测量,获得了某一时段大气气溶胶粒径谱和吸收系数的变化趋势,分析发现大气气溶胶的吸收系数与其数浓度和粒径分布存在较好的正相关性,且碳质气溶胶的排放是影响该地区大气气溶胶光吸收特性的主要原因。

关键词：大气气溶胶光学特性光声光谱

有机种子对异戊二烯光氧化反应形成二次有机气溶胶的粒谱演化和形成速率的影响

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Chinese Journal of Chemical Physics 2013年第4期26卷 484-492,J0002页

作者：程跃胡长进盖艳波顾学军赵卫雄黄伟张为俊中国科学院安徽光学精密机械研究所大气物理化学研究室合肥230031

基于室内烟雾箱实验平台，研究了在有机种子气溶胶下，来自OH启动异戊二烯光氧化反应形成的二次有机气溶胶的动力学．探究了二次有机气溶胶的粒谱分布分别与来自室内大气中痕量碳氢化合物光氧化反应产生的种子颗粒物浓度以及前体物异戊... 详细信息

基于室内烟雾箱实验平台，研究了在有机种子气溶胶下，来自OH启动异戊二烯光氧化反应形成的二次有机气溶胶的动力学．探究了二次有机气溶胶的粒谱分布分别与来自室内大气中痕量碳氢化合物光氧化反应产生的种子颗粒物浓度以及前体物异戊二烯浓度的依赖关系．研究结果表明在高浓度种子气溶胶和低浓度异戊二烯条件下（对应于典型城市大气条件），光化学反应形成的二次有机产物凝聚到种子颗粒物表面而造成的颗粒物增长起主导作用；而在低浓度种子气溶胶和相对高浓度异戊二烯条件下（对应于典型偏远地区大气条件），二次有机气溶胶粒谱分布出现双模式结构，分别对应于来自均相成核的新粒子生成和二次有机产物在种子颗粒物上的凝聚增长．此外，还研究了有机种子颗粒物浓度对二次有机气溶胶形成的影响，评估了在不同种子浓度下二次有机气溶胶粒谱分布的演化和相应新粒子的形成速率．

关键词：光化学反应异戊二烯有机种子气溶胶成核凝聚

中间层与低热层二氧化碳体积混合比的年际变化特征研究

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地球物理学报 2021年第2期64卷 429-440页

作者：刘栋董雁冰毛宏霞包醒东魏合理北京环境特性研究所光学辐射重点实验室北京100854 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室合肥230031

利用17年的SABER(Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry)Level2C数据研究了中间层与低热层大气(MLT, Mesosphere and Lower Thermosphere) CO2 VMR(Volume Mixing Ratio)的年际变化特征.使用多元线性回归模型对双月平均时间序列拟合,定量地提取各变化特征.结果表明,SABER CO2 VMR长期趋势在中间层保持在5.5%/decade左右,在中间层顶和低热层降低至4.5%/decade左右;结果与模式预测在统计意义上相符.长期趋势没有显著的纬度差异,但在各纬度上都具有明显的季节依赖,MLT CO2 VMR长期趋势的季节性改变源自低层大气长期趋势季节性改变.SABER CO2 VMR对QBO (Quasi-Biannual Oscillation)和ENSO (El Nino-Southern Oscillation)在绝大多数区域没有统计显著的响应;对太阳活动11年循环以负响应为主,在部分区域出现的微弱正响应目前没有合适的物理机制解释.

关键词：中间层与低热层二氧化碳年际变化

乙二醛与亚硫酸钠水相反应产生有机磺酸盐的实验研究

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环境科学学报 2023年第10期43卷 351-361页

作者：胡惠敏黄明强朱敏聪林昕王伟超赵卫雄胡长进顾学军张为俊闽南师范大学化学化工与环境学院福建省现代分离分析科学与技术重点实验室漳州363000 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气物理化学实验室合肥230031

醛类化合物与无机硫反应产生的有机磺酸盐是二次有机气溶胶(SOA)的主要组分和示踪剂,同时也是大气中硫的重要储存库.本文基于乙二醛和亚硫酸钠在大气水相环境中的高溶解度,通过TSI 9302雾化两者混合溶液,干燥后获得水相SOA粒子.采用气... 详细信息

醛类化合物与无机硫反应产生的有机磺酸盐是二次有机气溶胶(SOA)的主要组分和示踪剂,同时也是大气中硫的重要储存库.本文基于乙二醛和亚硫酸钠在大气水相环境中的高溶解度,通过TSI 9302雾化两者混合溶液,干燥后获得水相SOA粒子.采用气溶胶激光飞行时间质谱仪在线测得SOA粒子的负离子质谱出现强度较大的有机磺酸盐特征裂解峰m/z=32.2(S^(-))、48.3(SO^(-))、64.2(SO_(2)^(-))和80.1(SO_(3)-),SOA粒子收集液的紫外可见吸收光谱在210 nm存在有机磺酸盐S=O的特征吸收峰,红外吸收光谱中1034和1140 cm^(-1)的吸收峰对应有机磺酸盐SO_(3)基团的反对称和对称伸缩振动,760和830 cm^(-1)对应C—S—O的对称和反对称伸缩振吸收峰,电喷雾电离正离子质谱则呈现m/z=113、141、157、173质谱峰.这些谱图信息表明,羟甲基磺酸盐、1-羟基-2-氧代-乙磺酸盐、1-羟基-2-羧基-乙磺酸盐和1-羟基-2-过氧羧基-乙磺酸盐等有机磺酸盐是乙二醛和亚硫酸钠水相反应的主要产物.这为污染地区高湿度条件下大气气溶胶有机磺酸盐组分测量和形成机理研究提供了实验依据和参考.

关键词：乙二醛亚硫酸钠水相反应二次有机气溶胶有机磺酸盐

铜离子对苯水相二次有机气溶胶化学组分和光学特性的影响研究

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环境科学学报 2022年第7期42卷 140-147页

作者：王伟超黄明强朱敏聪胡惠敏蔡顺有赵卫雄胡长进顾学军张为俊闽南师范大学化学化工与环境学院福建省现代分离分析科学与技术重点实验室漳州363000 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气物理化学实验室合肥230031

苯系物水相光氧化产生的二次有机气溶胶(SOA)能够散射、吸收太阳光辐射,导致大气能见度降低.铜离子是常见的重金属离子,它能改变水相SOA的化学组成和光学特性.本文采用自制的水相SOA产生装置,研究铜离子对苯水相SOA的组分和200~600 nm... 详细信息

苯系物水相光氧化产生的二次有机气溶胶(SOA)能够散射、吸收太阳光辐射,导致大气能见度降低.铜离子是常见的重金属离子,它能改变水相SOA的化学组成和光学特性.本文采用自制的水相SOA产生装置,研究铜离子对苯水相SOA的组分和200~600 nm范围内平均质量吸收系数的影响.结果表明,铜离子存在时,苯水相SOA的紫外谱图中275 nm处的酚类化合物吸收峰强度增大,激光解吸附电离质谱含有苯酚、苯二酚和苯三酚的特征离子峰m/z=93(C_(6_H_(5)O^(+))、m/z=109(C_(6)H_(5)O_(2)^(+))和m/z=125(C_(6)H_(5)O_(3)^(+)),电喷雾电离质谱出现质荷比高达1116的多聚物离子峰.这表明铜离子能够催化过氧化氢产生更多OH自由基,苯水相光氧化产生的苯酚、苯二酚、苯三酚等酚类化合物和由酚类聚合形成的羟基苯基醚多聚物含量增多.苯水相SOA的粒径和表征吸光能力的平均质量吸收系数随着铜离子浓度的增大而逐渐增大.这为研究重金属离子存在背景下水相SOA的光学特性提供了实验依据.

关键词：苯铜离子水相反应二次有机气溶胶(SOA) 光学特性

Non-Kolmogorov湍流大气中小尺度热晕效应线性理论

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物理学报 2017年第24期66卷 106-113页

作者：张鹏飞乔春红冯晓星黄童李南范承玉王英俭中国科学院安徽光学精密机械研究所大气成分与光学重点实验室合肥230031

从小尺度热晕线性理论出发,在non-Kolmogorov谱的基础上,得到了non-Kolmogorov谱湍流下热晕相位补偿的Strehl比表达式,分析了湍流谱对高能激光的相位补偿的影响.研究结果表明湍流谱对湍流热晕效应的相位补偿有重要的影响.在相同的湍流... 详细信息

从小尺度热晕线性理论出发,在non-Kolmogorov谱的基础上,得到了non-Kolmogorov谱湍流下热晕相位补偿的Strehl比表达式,分析了湍流谱对高能激光的相位补偿的影响.研究结果表明湍流谱对湍流热晕效应的相位补偿有重要的影响.在相同的湍流菲涅耳数下,当谱指数越接近于3时补偿效果越差,谱指数接近于4时补偿效果越好.在相同大气相干长度条件下或在相同湍流折射率常量条件下,当谱指数接近于3时,Strehl比随热晕效应的增强而下降变快,当湍流谱指数逐渐接近于4时,Strehl比下降速度变慢.其原因是随着湍流谱指数的增大,湍流热晕相互作用引起的对数振幅起伏增长变慢.

关键词：高能激光热晕效应相位补偿不稳定性

用超级电容器驱动激光起爆BNCP的技术研究

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含能材料 2019年第3期27卷 242-248,I0005页

作者：王浩宇褚恩义洪津贺爱锋曹椿强井波马玥胡亚东中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥 230031 中国科学技术大学安徽合肥 230026 陕西应用物理化学研究所应用物理化学重点实验室陕西西安 710061

为了研究基于超级电容驱动激光起爆的作用规律,建立了基于超级电容驱动的激光输出时域模型,设计了超级电容驱动激光起爆装置,获得了在不同容值和放电电压下激光的输出波形,测试数据与数值仿真数据基本吻合。利用超级电容驱动激光起爆装... 详细信息

为了研究基于超级电容驱动激光起爆的作用规律,建立了基于超级电容驱动的激光输出时域模型,设计了超级电容驱动激光起爆装置,获得了在不同容值和放电电压下激光的输出波形,测试数据与数值仿真数据基本吻合。利用超级电容驱动激光起爆装置研究了以高氯酸·[四氨·双(5?硝基四唑)]合钴(Ⅲ)(BNCP)为始发药、JH?14为输出装药的激光起爆器起爆规律。结果表明,基于超级电容驱动的激光起爆时间随着放电电压的升高而显著降低,降幅最大达71%,随电容容值的增大略有降低,降幅约32.1%,起爆能量均在0.037～0.057 mJ,起爆能量利用率随放电电压升高、电容值增大而降低,在放电电压13.5 V,电容120 mF的测试条件下,起爆作用时间最快为14.8μs,实现了超级电容驱动激光快速起爆。

关键词：激光二极管超级电容激光起爆作用时间高氯酸·[四氨·双(5-硝基四唑)]合钴(Ⅲ)(BNCP)

氯化铁细粒子对苯二次有机气溶胶化学组分和光学性质的影响

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环境科学学报 2023年第7期43卷 244-251页

作者：张丽梅黄明强朱敏聪王伟超胡惠敏赵卫雄胡长进顾学军张为俊闽南师范大学化学化工与环境学院福建省现代分离分析科学与技术重点实验室漳州363000 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气物理化学实验室合肥230031

铁离子是大气气溶胶中常见的重金属离子,它能够影响二次有机气溶胶(SOA)的化学组分和光学性质.本文利用烟雾腔系统研究氯化铁细粒子对苯SOA化学组分和光学性质的影响.与无细粒子条件相比,氯化铁细粒子存在时,苯SOA粒子的激光解吸附电离... 详细信息

铁离子是大气气溶胶中常见的重金属离子,它能够影响二次有机气溶胶(SOA)的化学组分和光学性质.本文利用烟雾腔系统研究氯化铁细粒子对苯SOA化学组分和光学性质的影响.与无细粒子条件相比,氯化铁细粒子存在时,苯SOA粒子的激光解吸附电离质谱出现m/z=164的离子峰,提取液的紫外可见吸收光谱在396 nm和700 nm附近存在吸收峰,电喷雾电离质谱含有m/z=234和272的质谱峰.综合这些谱图信息表明,苯光氧化产生的邻苯二酚等气相产物在细粒子表面与铁离子发生络合、氧化还原反应,产生苯醌类产物和二氯邻苯二酚合铁(Ⅲ)离子和二邻苯二酚合铁(Ⅲ)离子等金属有机物络合离子.这些产物具有较强的吸光能力,导致苯SOA粒子在200~1000 nm范围内的平均质量吸收系数()值明显增大,并随着氯化铁细粒子浓度的增大而逐渐增大.这为重金属细粒子存在下金属有机络合物的形成机理和光学性质研究提供了实验依据.

关键词：氯化铁二次有机气溶胶苯金属有机络合物光学性质

纳米吸湿性串联差分迁移率分析仪的建立与性能评估

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环境科学学报 2019年第9期39卷 2903-2910页

作者：李彪周家成刘芊芊胡长进赵卫雄刘强张为俊中国科学院安徽光学精密机械研究所大气物理化学实验室合肥2300311 中国科学技术大学研究生院合肥230026 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院合肥230026 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验室合肥2300311

对新生态细粒子(粒径≤30 nm)的吸湿性测量是了解其物化特性,进而深入认识其生成机制及其环境与气候效应的重要手段之一.然而,目前无论是实验室研究还是外场观测都缺乏相应的仪器设备.本文基于商用纳米差分迁移率分析仪(Nano-DMA),设计... 详细信息

对新生态细粒子(粒径≤30 nm)的吸湿性测量是了解其物化特性,进而深入认识其生成机制及其环境与气候效应的重要手段之一.然而,目前无论是实验室研究还是外场观测都缺乏相应的仪器设备.本文基于商用纳米差分迁移率分析仪(Nano-DMA),设计搭建了一套纳米吸湿性串联差分迁移率分析仪(Nano-HTDMA),开展了系列性能测试,并结合理论模型对该系统进行了评估.对于粒径小于30 nm的纳米气溶胶颗粒的初步测试表明,该装置在室温条件下,加湿范围在相对湿度(RH)20%~90%之间可控,波动范围为±0.5%;并测量了(20±2) nm聚苯乙烯乳胶(PSL)小球在85%相对湿度条件下的吸湿增长因子(g),获得该系统的校准因子为0.007.同时,针对20 nm的硫酸铵和氯化钠气溶胶粒子的吸湿增长进行了测量,与引入形状因子χ后的理论模型进行了分析与对比;并针对不同粒径(15、20、30 nm)的硫酸铵、氯化钠的吸湿增长开展了研究,讨论了粒径对纳米颗粒物g因子、潮解点(DRH)的影响.系列测试结果都表明,不同条件下的实验研究结果与理论模型值都呈现出较好的一致性,证明了该系统的可靠性、稳定性与适用性,有望用于新生态气溶胶粒子的实验室与场地物化特性研究.

关键词： nano-HTDMA 纳米颗粒物 g因子形状因子粒径效应