大气黑碳监测发展概述

更新时间：2022-09-28

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黑碳（BC）是大气气溶胶的重要组成部分，主要是化石燃料和生物质燃料不完全燃烧的产物，对城市空气质量、人体健康、区域和全球气候变化等有显著影响^[1]。

监测方法

1、1984年Hansen等人基于光学衰减方法研制了黑碳仪^[3]

2、1999年Bond等人改进黑碳粒子吸收光度计^[4]

3、2004年Petzold等人研制多角度吸收光度计^[5]

4、2007年中国科学院安光所团队基于光学衰减技术研制了双光路光电探测器检测光衰减量的仪器^[6]

5、2021年，杭州朋谱科技有限公司自主研发了BC-100黑碳分析仪，采用光学衰减法，实现了黑碳的连续、实时在线监测

监测设备

目前，基于光衰减技术，能够量产并投入市场的黑碳监测设备主要包括国外的Magee AE33、MetOneBC-1054等，还有国产的BC-100等。

遮蔽效应

黑碳分析仪在测量过程中，由于遮蔽效应的影响，测量浓度会逐渐降低。

遮蔽效应是指随着滤膜上的颗粒物累积程度加深，颗粒物之间会相互遮挡，使一些本应该有光吸收的颗粒物未受到光照射，导致整体光吸收偏低，表现为BC监测数据不断降低，更换滤膜时数据发生突变。

目前，针对遮蔽效应的修正方法，主要有双点修正^[7]和算法修正^[8]两类。

朋谱科技BC-100黒碳分析仪

BC-100黑碳分析仪采用自适应修正算法消除了遮蔽效应。目前该产品已成熟量产，取得权威机构检测报告，各项指标达到预期，可应用于大气超站建设、交通站建设、走航监测等场景。

参考文献：

[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 , SchöNlinner 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] 伍德侠, 魏庆农, 刘世胜,等. 双光路光电探测器及其检测光衰减量的方法:, CN100590416C[P]. 2010.

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

[8] 蔡园青, 徐学哲, 周家成,等. 黑碳仪测量气溶胶吸收系数的校正算法和影响因素研究进展[J]. 中国环境科学, 2021, 41(9):10.