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碳黑是碳氢燃料不完全燃烧产物,在大气中广泛存在,对大气污染和雾霾天气的形成具有促进作用。碳黑颗粒吸收性强,影响大气太阳辐射收支平衡,是大气强迫辐射评估模型的重要输入参数。碳黑颗粒被排放到大气中后,会经历复杂的物理化学变化过程,成为表面具有包层的颗粒,其光学性质也将相应的发生改变。本文通过理论模拟与实验研究相结合的方式,探讨不同老化环境下碳黑颗粒形态参数及光学吸收特性的变化规律。采用核壳模型对老化后的包层碳黑颗粒光学吸收效率因子、吸收指数等参数进行计算,探讨不同内核粒径、不同包层及包层厚度对碳黑颗粒吸收特性的影响。结果表明碳黑内核D0=20、50和1OOnm的包层颗粒,其对405nm、532nm和781nm光线的颗粒吸收效率因子Qabs及吸收占比η随着包层厚度的增加呈减小的趋势,该变化趋势与包层种类无关。D0=20、50和100nm的无机包层碳黑颗粒吸收指数於值随包层厚度的增加呈现先增加后减小的趋势,而同粒径下有机包层碳黑颗粒β值则随包层厚度的增加而增加。对不同老化气氛下碳黑光学吸收特性进行研究。结合粒径测量系统和数值模拟结果,重点探讨有机包层碳黑颗粒吸收指数β值(β是描述颗粒吸收系数随波长的变化规律的参数)与颗粒外径内径比Di/D0的相关性。结果表明不同老化气氛下碳黑颗粒对短波长光线的相对吸收能力均得到加强。在紫外光照射下,NO2i/SO2/C7H8气氛对碳黑颗粒光学吸收性质改变最大,NO2/SO2气氛次之,清洁空气气氛最小。NO2/SO2/C7H8气氛下,碳黑颗粒吸收指数β值与Di/D0可用函数β = 0.349(Di/D0)+ 0.562表示,采用该公式对碳黑Di/D0的估算结果与实际值变化趋势保持一致,最小误差为-1.15%,最大误差为-34.32%。强吸收性含碳气溶胶主要来源于化石燃料燃烧,其β值约为1,弱吸收性含碳气溶胶主要来源于生物质燃料燃烧以及大气二次反应等,其β值约为2。基于不同种类含碳颗粒吸收指数β值不同的原理,分析杭州市朝晖站点2015年黑碳仪测量数据,对杭州市含碳气溶胶进行分类分析。结果表明2015年杭州市强吸收性含碳气溶胶浓度年均值为15.4μg/m3,对杭州市含碳气溶胶污染年均贡献率达到71.8%,这在一定程度上反映了杭州市以化石燃料为主的能源消费结构。