第33卷第5期 境化学 Vol. 33, No. 5 2014年5月 ENVIRONMENTAL CHEMISTRY ay2014 DOI:10.7524/j.issn.02546108.2014.05.017 大气气溶胶消光性质的研究进展 韦莲芳杨复沫2谭吉华1*马永亮3贺克斌3 (1.中国科 北京,100049:2.中国科学院重庆绿色智能技术研究院 水库水环境重点实验室 大学环境学院,环境模拟与污染控制国家重点联合实验室·北京,100084) 摘要大气气溶胶的消光性质对大气能见度和大气辐射强迫具有重要影响.本文从实验室分析、外场观测 和基于Mie理论的数值模拟3个方面总结了气溶胶消光性质的研究现状及主要影响因素,主要包括颗粒物质 量浓度、粒径分布、相对湿度、元素碳的混合状态和化学组分等因素.通过对国内外气溶胶消光性质硏究现状 以及存在问题的分析讨论,提出了国内气溶胶消光特性研究的不足之处及今后研究重点 关键词气溶胶,化学消光,散射系数,吸收系数,Mie理论. Research progress on aerosol extinction properties (1. College of Resourees and Environment, University of the Chinese Aeademy of Sciences, Beijing, 100049,c. v WEI Li YANG Fumo TAN Jih 1★★ MA Yongliang HE Ke 2. Key Laboratory of Reseroir Aguatic Enrivoment, Chongqing Institute of Green and Intelligent Technolo Chinese Academy of Sciences, Chongqing, 4007 14, China; 3. State Key Joint Laboratory of Environment Sin and Pollution Control, School of Environment, Tsinghua University, Beijing, 100084, China) Abstract: Aerosol extinction properties have great impact on atmospheric forcing. In this paper, the research progress of influence factors on aerosol extinction properties had been summarized from three aspects: laboratory analysis, field ations and nume simulations based on Mie theory. It showed that the influence factors include aerosol mass concentration,particle size distribution, chemical composition, relative humidity and aerosol mixe state of the element carbon. Based on the disausion of current status and existing problems of domestic aerosol extinction research, some outlook and research emphasis had been put forward Keywords: aerosol, chemical extinction, scattering coefficient, absorbing coefficient, Mie theory 大气气溶胶是指悬浮于大气中的固体和液体微粒共同组成的多相体系.虽然气溶胶在大气成分中 的含量很小,但由于其独特的理化性质及其在大气中发生的各种物理化学反应,对大气能见度、人体健 康、生态系统和气候变化造成显著影响.近年来,中国京津冀、珠三角和长三角等区域各大城市年均 能见度出现不同程度的降低’灰霾天数呈现上升趋势,气溶胶消光作用所造成大气能见度降低的现象越 来越受到广泛关注6 气溶胶消光性质的硏究是进行大气能见度、气溶胶反演和辐射强迫研究的基础.它受气溶胶质量浓 度、粒径分布、相对湿度、元素碳混合状态和化学组分等多种因素的影响.但与国外开展的气溶胶消光性 质研究相比,国内在数值模式、综合观测网络建设、数据同化技术和高精度仪器开发等方面存在诸多不 足,观测技术和数据分析缺乏统一标准.针对目前气溶胶光学特性研究尚存在的很多不确定性,亟待系 统总结国内外气溶胶消光性质方面的研究进展,并对其研究做出展望 2013年8月27日收稿 国家自然科学基金(41105111,41275134):中国科学院战略性先导科技专项(XDB502000资助 ★★通讯联系人,Te:010-882565609:E-ail:Tanh@ueas.ae.cn 21994-2014ChinaAcademicJOurnalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net书 第 33 卷 第 5 期 2014 年 5 月 环 境 化 学 ENVIＲONMENTAL CHEMISTＲY Vol． 33，No． 5 May 2014 2013 年 8 月 27 日收稿． * 国家自然科学基金( 41105111，41275134) ; 中国科学院战略性先导科技专项( XDB05020000) 资助． ＊＊ 通讯联系人，Tel: 010-88256569; E-mail: Tanjh@ ucas． ac． cn DOI: 10． 7524 /j． issn． 0254-6108． 2014． 05． 017 大气气溶胶消光性质的研究进展* 韦莲芳1 杨复沫2 谭吉华1＊＊ 马永亮3 贺克斌3 ( 1． 中国科学院大学资源与环境学院，北京，100049; 2． 中国科学院重庆绿色智能技术研究院， 水库水环境重点实验室，重庆，400714; 3． 清华大学环境学院，环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京，100084) 摘 要 大气气溶胶的消光性质对大气能见度和大气辐射强迫具有重要影响． 本文从实验室分析、外场观测 和基于 Mie 理论的数值模拟 3 个方面总结了气溶胶消光性质的研究现状及主要影响因素，主要包括颗粒物质 量浓度、粒径分布、相对湿度、元素碳的混合状态和化学组分等因素． 通过对国内外气溶胶消光性质研究现状 以及存在问题的分析讨论，提出了国内气溶胶消光特性研究的不足之处及今后研究重点． 关键词 气溶胶，化学消光，散射系数，吸收系数，Mie 理论． Ｒesearch progress on aerosol extinction properties WEI Lianfang1 YANG Fumo 2 TAN Jihua1＊＊ MA Yongliang3 HE Kebin3 ( 1． College of Ｒesources and Environment，University of the Chinese Academy of Sciences，Beijing，100049，China; 2． Key Laboratory of Ｒeseroir Aguatic Enrivoment，Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology， Chinese Academy of Sciences，Chongqing，400714，China; 3． State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control，School of Environment，Tsinghua University，Beijing，100084，China) Abstract: Aerosol extinction properties have great impact on atmospheric visibility and radiative forcing． In this paper，the research progress of influence factors on aerosol extinction properties had been summarized from three aspects: laboratory analysis， field observations and numerical simulations based on Mie theory． It showed that the influence factors mainly include: aerosol mass concentration，particle size distribution，chemical composition，relative humidity and aerosol mixed state of the element carbon． Based on the disausion of current status and existing problems of domestic aerosol extinction research，some outlook and research emphasis had been put forward． Keywords: aerosol，chemical extinction，scattering coefficient，absorbing coefficient，Mie theory． 大气气溶胶是指悬浮于大气中的固体和液体微粒共同组成的多相体系． 虽然气溶胶在大气成分中 的含量很小，但由于其独特的理化性质及其在大气中发生的各种物理化学反应，对大气能见度、人体健 康、生态系统和气候变化造成显著影响［1-5］． 近年来，中国京津冀、珠三角和长三角等区域各大城市年均 能见度出现不同程度的降低，灰霾天数呈现上升趋势，气溶胶消光作用所造成大气能见度降低的现象越 来越受到广泛关注［6-12］． 气溶胶消光性质的研究是进行大气能见度、气溶胶反演和辐射强迫研究的基础． 它受气溶胶质量浓 度、粒径分布、相对湿度、元素碳混合状态和化学组分等多种因素的影响． 但与国外开展的气溶胶消光性 质研究相比，国内在数值模式、综合观测网络建设、数据同化技术和高精度仪器开发等方面存在诸多不 足，观测技术和数据分析缺乏统一标准． 针对目前气溶胶光学特性研究尚存在的很多不确定性，亟待系 统总结国内外气溶胶消光性质方面的研究进展，并对其研究做出展望．