大氣黑碳監測發展概述

更新時間：2022-09-28

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黑碳（BC）是大氣氣溶膠的重要組成部分，主要是化石燃料和生物質燃料不完全燃燒的產物，對城市空氣質量、人體健康、區域和全球氣候變化等有顯著影響^[1]。

監測方法

1、1984年Hansen等人基于光學衰減方法研制了黑碳儀^[3]

2、1999年Bond等人改進黑碳粒子吸收光度計^[4]

3、2004年Petzold等人研制多角度吸收光度計^[5]

4、2007年中國科學院安光所團隊基于光學衰減技術研制了雙光路光電探測器檢測光衰減量的儀器^[6]

5、2021年，杭州朋譜科技有限公司自主研發了BC-100黑碳分析儀，采用光學衰減法，實現了黑碳的連續、實時在線監測

監測設備

目前，基于光衰減技術，能夠量產并投入市場的黑碳監測設備主要包括國外的Magee AE33、MetOneBC-1054等，還有國產的BC-100等。

遮蔽效應

黑碳分析儀在測量過程中，由于遮蔽效應的影響，測量濃度會逐漸降低。

遮蔽效應是指隨著濾膜上的顆粒物累積程度加深，顆粒物之間會相互遮擋，使一些本應該有光吸收的顆粒物未受到光照射，導致整體光吸收偏低，表現為BC監測數據不斷降低，更換濾膜時數據發生突變。

目前，針對遮蔽效應的修正方法，主要有雙點修正^[7]和算法修正^[8]兩類。

朋譜科技BC-100黒碳分析儀

BC-100黑碳分析儀采用自適應修正算法消除了遮蔽效應。目前該產品已成熟量產，取得權威機構檢測報告，各項指標達到預期，可應用于大氣超站建設、交通站建設、走航監測等場景。

參考文獻：

[1]D. Massabò, Prati P . An overview of optical and thermal methods for the characterization of carbonaceous aerosol[J]. La Rivista del Nuovo Cimento:1-48.

[2]H Moosmüller, Chakrabarty R K, Arnott W P . Aerosol light absorption and its measurement: A review[J]. JOURNAL OF QUANTITATIVE SPECTROSCOPY AND RADIATIVE TRANSFER, 2009, 110(11):844-878.

[3]Hansen A , Rosen H , Novakov T . The aethalometer — An instrument for the real-time measurement of optical absorption by aerosol particles[J]. Science of the Total Environment, 1984, 36(none):191-196.

[4]Bond T C , Anderson T L , Campbell D . Calibration and Intercomparison of Filter-Based Measurements of Visible Light Absorption by Aerosols[J]. Aerosol Science & Technology, 1999, 30(6):582-600.

[5]Petzold A , Sch?Nlinner M . Multi-angle absorption photometry—a new method for the measurement of aerosol light absorption and atmospheric black carbon[J]. Journal of Aerosol Science, 2004, 35(4):421-441.

[6] 伍德俠, 魏慶農, 劉世勝,等. 雙光路光電探測器及其檢測光衰減量的方法:, CN100590416C[P]. 2010.

[7]Hansen A . Method and apparatus for the analysis of materials: US, US8411272 B2[P]. 2013.

[8] 蔡園青, 徐學哲, 周家成,等. 黑碳儀測量氣溶膠吸收系數的校正算法和影響因素研究進展[J]. 中國環境科學, 2021, 41(9):10.