大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)的光學(xué)特性與化學(xué)成分分析綜述目錄綜述概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.1光學(xué)特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.1.1光散射特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.1.2光吸收特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．142.1.3光透明度特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．162.2化學(xué)成分分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．172.2.1光譜吸收技術(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．232.2.2移動(dòng)離子質(zhì)譜技術(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．242.2.3原子吸收光譜技術(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27光學(xué)特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．293.1顆粒物粒徑分布．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．323.1.1光散射法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．333.1.2光透射法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．353.1.3光程長(zhǎng)度測(cè)量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．363.2顆粒物形狀特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．373.2.1光散射法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．393.2.2光干涉法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．423.2.3光電子能譜法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43化學(xué)成分分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．464.1元素分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．484.1.1原子吸收光譜法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．524.1.2火焰光譜法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．544.1.3質(zhì)譜法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．574.2有機(jī)化合物分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．594.2.1吸收光譜法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．614.2.2色譜質(zhì)譜聯(lián)用法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．634.2.3微波誘導(dǎo)等離子體質(zhì)譜法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64相關(guān)技術(shù)比較．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．675.1光學(xué)特性分析與其他分析方法的比較．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．705.2化學(xué)成分分析方法的比較．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72應(yīng)用案例與前景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．766.1環(huán)境監(jiān)測(cè)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．786.1.1大氣污染評(píng)估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．826.1.2氣候變化研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．836.2工業(yè)生產(chǎn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．866.2.1燃燒過(guò)程控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．886.2.2工業(yè)廢氣處理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．89結(jié)論與展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．967.1主要研究成果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．977.2未來(lái)研究方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1001.綜述概述大氣顆粒物（PM）是環(huán)境污染的重要指標(biāo)之一，對(duì)人類健康和氣候變化具有顯著影響。近年來(lái)，隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，大氣顆粒物的排放不斷增加，對(duì)其直接測(cè)量技術(shù)的研究也日益受到關(guān)注。本文將對(duì)大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)的光學(xué)特性與化學(xué)成分分析進(jìn)行綜述，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供參考。大氣顆粒物的直接測(cè)量技術(shù)主要包括光學(xué)、電子和機(jī)械等多種方法。光學(xué)方法主要是利用顆粒物對(duì)光的散射、吸收等特性進(jìn)行測(cè)量，如靜態(tài)光散射法、動(dòng)態(tài)光散射法、差分光學(xué)吸收光譜法等。電子方法則是通過(guò)測(cè)量顆粒物對(duì)電子的散射或電泳遷移率來(lái)定量分析顆粒物的濃度和尺寸，如電子顯微鏡、掃描電鏡等。機(jī)械方法則是利用顆粒物的物理性質(zhì)，如重力沉降、慣性碰撞等原理進(jìn)行測(cè)量，如重力沉降法、慣性分離法等。在光學(xué)特性方面，靜態(tài)光散射法是一種常用的測(cè)量方法，其原理是利用顆粒物對(duì)光的散射現(xiàn)象，通過(guò)測(cè)量散射光的強(qiáng)度和角度分布來(lái)計(jì)算顆粒物的粒徑和濃度。動(dòng)態(tài)光散射法則可以對(duì)顆粒物的布朗運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而更準(zhǔn)確地了解顆粒物的運(yùn)動(dòng)特性。此外差分光學(xué)吸收光譜法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒物中特定成分的定量分析，具有高靈敏度和高選擇性。在化學(xué)成分分析方面，電子顯微鏡可以直接觀察顆粒物的形貌和結(jié)構(gòu)，從而初步判斷其化學(xué)組成。掃描電鏡（SEM）和透射電鏡（TEM）等高分辨率電子顯微鏡技術(shù)可以提供更為詳細(xì)的顆粒物表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。此外X射線衍射（XRD）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和拉曼光譜（Raman）等方法也可以用于顆粒物的化學(xué)成分分析，這些方法具有高靈敏度和高特異性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒物中各種化合物的定量和定性分析。大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)在光學(xué)特性與化學(xué)成分分析方面取得了顯著的進(jìn)展。然而目前的技術(shù)仍存在一定的局限性，如靈敏度、選擇性和實(shí)時(shí)性等方面的不足。因此未來(lái)需要進(jìn)一步研究和發(fā)展新型測(cè)量技術(shù)，以提高大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性，為環(huán)境保護(hù)和人類健康提供有力支持。2.大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)大氣顆粒物（AirborneParticles,APs），通常稱為氣溶膠（Aerosols），是指懸浮于大氣中的固體或液體微粒，其尺寸范圍跨度極大，從納米級(jí)到微米級(jí)不等。這些顆粒物不僅影響大氣能見(jiàn)度，對(duì)人類健康構(gòu)成潛在威脅，而且與氣候變化密切相關(guān)。為了深入理解大氣顆粒物的物理化學(xué)特性及其環(huán)境效應(yīng)，發(fā)展高效、準(zhǔn)確的大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)至關(guān)重要。此類技術(shù)旨在直接捕獲或分離顆粒物，并對(duì)其基本屬性進(jìn)行原位分析，無(wú)需復(fù)雜的預(yù)處理步驟。根據(jù)測(cè)量目標(biāo)的不同，大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)可大致分為側(cè)重于光學(xué)特性測(cè)量的技術(shù)和側(cè)重于化學(xué)成分分析的技術(shù)兩大類。本節(jié)將首先概述主要的直接測(cè)量技術(shù)類別及其原理。（1）主要直接測(cè)量技術(shù)類別當(dāng)前，用于直接測(cè)量大氣顆粒物的主要技術(shù)包括光學(xué)法、質(zhì)量法、尺寸法和電學(xué)法等。這些技術(shù)通?；诓煌奈锢碓恚軌蛱峁╊w粒物在光學(xué)特性、質(zhì)量、尺寸分布以及電荷狀態(tài)等方面的信息。下表簡(jiǎn)要列出了幾種核心的直接測(cè)量技術(shù)及其基本原理：?【表】主要大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)技術(shù)類別典型技術(shù)基本原理主要測(cè)量參數(shù)優(yōu)點(diǎn)局限性光學(xué)法光散射法（如NTA,PSM）基于顆粒物對(duì)光的散射或衍射效應(yīng)數(shù)濃度、尺寸分布、形貌操作相對(duì)簡(jiǎn)單、快速、非接觸、可在線連續(xù)監(jiān)測(cè)對(duì)非球形顆粒物測(cè)量精度可能降低、易受光源波動(dòng)影響、可能存在飽和效應(yīng)光吸收法（如Aethalometer）基于顆粒物對(duì)特定波段光的吸收能力吸收系數(shù)（如黑碳含量）精度高、抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單只能測(cè)量吸光特性、對(duì)復(fù)雜成分顆粒物響應(yīng)可能不唯一、需標(biāo)定質(zhì)量法微型振蕩慣性質(zhì)量計(jì)（MOUDI）基于顆粒物在微振子中的慣性碰撞分離原理數(shù)濃度、尺寸分布、質(zhì)量中值可提供詳細(xì)的粒徑-質(zhì)量關(guān)系、分辨率高、無(wú)需標(biāo)定（相對(duì)）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易受濕度影響、測(cè)量速度相對(duì)較慢、樣品量有限沉降法（如GB-SSA）基于顆粒物在重力作用下的沉降速率尺寸分布（大顆粒）、質(zhì)量濃度原理簡(jiǎn)單、設(shè)備成本相對(duì)較低測(cè)量下限高、響應(yīng)慢、易受溫度和濕度影響、不適用于納米級(jí)顆粒物尺寸法顆粒計(jì)數(shù)器（如CCM,APS）基于顆粒物通過(guò)傳感器的頻率或阻力變化數(shù)濃度、尺寸分布可在線連續(xù)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)性好、可測(cè)量寬范圍尺寸對(duì)顆粒物形態(tài)依賴性較大、可能存在計(jì)數(shù)誤差、部分設(shè)備需定期維護(hù)電學(xué)法顆粒物電荷測(cè)量?jī)x基于顆粒物在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)或電導(dǎo)率變化電荷分布、電導(dǎo)率可提供顆粒物電荷信息、對(duì)某些離子成分敏感對(duì)非帶電顆粒物無(wú)效、測(cè)量條件要求苛刻、應(yīng)用范圍相對(duì)較窄其他直接方法離心分離采樣器基于離心力對(duì)顆粒物的分離作用尺寸選擇性采樣可實(shí)現(xiàn)特定尺寸范圍的顆粒物富集需要額外設(shè)備（離心機(jī)）、樣品處理相對(duì)復(fù)雜（2）技術(shù)原理簡(jiǎn)述上述表格中提到的技術(shù)僅是眾多直接測(cè)量技術(shù)的一部分，例如，光散射法（如納米顆粒計(jì)數(shù)器NTA和顆粒物尺寸分布儀PSM）利用光與顆粒物相互作用的原理，通過(guò)測(cè)量散射光的強(qiáng)度、相位差或偏振狀態(tài)等信息來(lái)推算顆粒物的數(shù)量、尺寸、形貌等光學(xué)特性。這些技術(shù)通常具有非接觸、實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。光吸收法，特別是Aethalometer（黑碳儀），則通過(guò)測(cè)量顆粒物對(duì)特定波段（如880nm）光的吸收來(lái)估算其吸收系數(shù)，進(jìn)而評(píng)估大氣中的黑碳（BC）含量，黑碳被認(rèn)為是主要的吸光組分之一。質(zhì)量法技術(shù)，如MOUDI，通過(guò)精確控制顆粒物的慣性，使其在微振子中發(fā)生選擇性沉積，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同粒徑顆粒物質(zhì)量濃度的獨(dú)立測(cè)量。這種技術(shù)能夠提供詳細(xì)的粒徑-質(zhì)量關(guān)系內(nèi)容，對(duì)于理解顆粒物的來(lái)源和形成機(jī)制非常有價(jià)值。尺寸法技術(shù)，如顆粒計(jì)數(shù)器（CCM,APS），通常利用顆粒物通過(guò)傳感器時(shí)引起的物理量變化（如壓降、光散射信號(hào)頻率變化）來(lái)計(jì)數(shù)和估算其尺寸。這些儀器能夠快速提供大氣中顆粒物的實(shí)時(shí)數(shù)濃度和尺寸分布信息。電學(xué)法技術(shù)則利用顆粒物的電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，例如通過(guò)測(cè)量顆粒物在電場(chǎng)中的遷移率或電導(dǎo)率來(lái)獲取其電荷狀態(tài)或某些可電離成分的信息。除了上述表格中列出的技術(shù)，還有如透射電鏡（TEM）結(jié)合能量色散X射線光譜（EDS）等技術(shù)，雖然它們通常需要將樣品采集下來(lái)后進(jìn)行分析，但其能夠提供顆粒物極其詳細(xì)的微觀形貌和化學(xué)成分信息，也可以視為一種廣義上的直接測(cè)量技術(shù)，即直接獲取樣品的詳細(xì)信息。總而言之，大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)種類繁多，各具特色和優(yōu)勢(shì)。選擇合適的技術(shù)取決于具體的測(cè)量目標(biāo)、環(huán)境條件以及預(yù)算等因素。近年來(lái)，隨著微納制造、傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)分析方法的不斷進(jìn)步，大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)正朝著更高靈敏度、更快響應(yīng)、更小體積和更低成本的方向發(fā)展，為深入研究和有效控制大氣顆粒物污染提供了強(qiáng)有力的支撐。2.1光學(xué)特性分析大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中扮演著至關(guān)重要的角色，其光學(xué)特性的分析對(duì)于理解顆粒物的物理和化學(xué)屬性至關(guān)重要。本節(jié)將探討大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)的光學(xué)特性，包括散射、吸收和反射等基本光學(xué)特性，以及它們?nèi)绾斡绊戭w粒物的質(zhì)量評(píng)估和污染源識(shí)別。首先散射是大氣顆粒物光學(xué)特性中最為顯著的特性之一，當(dāng)光線遇到顆粒物時(shí)，部分光線會(huì)被散射，形成所謂的“后向散射”。這種散射現(xiàn)象可以通過(guò)測(cè)量散射光強(qiáng)與入射光強(qiáng)的比值來(lái)定量描述。這一參數(shù)被稱為“散射系數(shù)”，它反映了顆粒物對(duì)光的散射能力，是評(píng)估顆粒物濃度和質(zhì)量的重要指標(biāo)。其次吸收也是大氣顆粒物光學(xué)特性的重要組成部分，顆粒物中的有機(jī)物質(zhì)、無(wú)機(jī)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)等成分會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的光，導(dǎo)致這些波長(zhǎng)的光強(qiáng)度減弱。通過(guò)測(cè)量不同波長(zhǎng)光的吸收情況，可以推斷出顆粒物中化學(xué)成分的存在和分布。此外反射也是大氣顆粒物光學(xué)特性的一個(gè)方面，顆粒物表面可能由于粗糙度或污染物的存在而呈現(xiàn)出不同程度的反射特性。這種反射特性可能會(huì)影響顆粒物對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收和散射，從而影響顆粒物的溫度分布和能量平衡。為了更全面地了解大氣顆粒物的光學(xué)特性，本節(jié)還提供了一張表格，列出了上述三種光學(xué)特性的簡(jiǎn)要說(shuō)明及其相關(guān)參數(shù)。表格如下：光學(xué)特性簡(jiǎn)要說(shuō)明相關(guān)參數(shù)散射指光線在遇到顆粒物后發(fā)生偏離原方向的現(xiàn)象散射系數(shù)吸收指顆粒物對(duì)特定波長(zhǎng)的光進(jìn)行吸收的過(guò)程吸收率反射指顆粒物表面因粗糙度或污染物而呈現(xiàn)的反射現(xiàn)象反射率通過(guò)對(duì)大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)的光學(xué)特性進(jìn)行分析，可以為顆粒物的質(zhì)量評(píng)估和污染源識(shí)別提供科學(xué)依據(jù)。2.1.1光散射特性大氣顆粒物（PM）的光散射特性是其光學(xué)性質(zhì)的重要組成部分，直接影響著大氣渾濁度、能見(jiàn)度以及氣候輻射平衡。顆粒物的光散射表現(xiàn)與其幾何形態(tài)、大小、折射率（包括復(fù)折射率，考慮了吸收效應(yīng)）以及所處環(huán)境的相對(duì)濕度密切相關(guān)。根據(jù)Mie散射理論，非球形顆?；蚓哂袕?fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的顆粒會(huì)導(dǎo)致散射光強(qiáng)、散射角分布以及偏振特征發(fā)生顯著變化，這使得通過(guò)散射特性反演顆粒物的物理化學(xué)屬性成為可能。（1）散射角分布與不對(duì)稱因子當(dāng)單色平行光照射到顆粒物時(shí)，散射光強(qiáng)度隨散射角的分布稱為散射角分布。Mie散射理論給出了球形顆粒的精確散射強(qiáng)度計(jì)算公式：I其中Iheta為散射角heta處的散射強(qiáng)度，r為顆粒半徑，m=nn0為顆粒相對(duì)折射率（n和n0分別為顆粒和周圍介質(zhì)的折射率），k=散射角分布可以通過(guò)不對(duì)稱因子ghetaggheta=0表示散射對(duì)稱（如球形水滴），gheta（2）影響光散射特性的關(guān)鍵因素顆粒大?。侯w粒的半徑r與入射光的波長(zhǎng)λ0具有可比性時(shí)，散射效應(yīng)顯著增強(qiáng)（瑞利散射區(qū)：r?λ折射率：顆粒的相對(duì)折射率m決定了光的散射和吸收程度。有機(jī)顆粒物和無(wú)機(jī)礦物顆粒物的折射率通常位于1.3至1.6之間，而相對(duì)濕度會(huì)顯著影響含水顆粒物的折射率，尤其是在臨界相對(duì)濕度附近。文獻(xiàn)研究表明，含水量每增加約1%，折射率m約減小0.003。形狀與取向：非球形顆粒（如板狀、纖維狀顆粒）的光scattering散射特性具有各向異性，即不同方向的散射強(qiáng)度差異顯著。這為識(shí)別顆粒物的形態(tài)提供了重要信息，例如，城市空氣中的黑碳（BC）常呈現(xiàn)球形或近球形，而自然源沙塵則可能是較為扁平或棒狀的顆粒。復(fù)折射率（吸收）：顆粒的吸收特性（復(fù)折射率中的虛部m″）會(huì)降低散射效率并改變后向散射比（后向散射分?jǐn)?shù)與前向散射分?jǐn)?shù)的比值），這對(duì)氣溶膠的光學(xué)深度和輻射forcing【表】不同粒徑范圍內(nèi)典型顆粒物的光scattering特性分類粒徑范圍(/μextm)散射機(jī)制主導(dǎo)散射類型對(duì)應(yīng)典型污染物0.01瑞利散射區(qū)弱散射海鹽粒、有機(jī)氣溶膠核0.1過(guò)渡區(qū)混合散射（瑞利和米氏）海鹽粒長(zhǎng)大、一些有機(jī)顆粒2米氏散射主導(dǎo)區(qū)強(qiáng)散射風(fēng)沙、煙塵、硫酸鹽粒子10幾何光學(xué)（幾何散射）區(qū)強(qiáng)散射霧滴、粗顆粒污染物在實(shí)際測(cè)量中，直接測(cè)量大氣中單個(gè)顆粒的散射特性需要借助特定的光學(xué)測(cè)量技術(shù)，如光線粒度儀（LightScatteringParticleSizeAnalyzers,LPAs）、光學(xué)相干斷層掃描（OCT）以及積分濁度測(cè)量?jī)x等。這些儀器通過(guò)分析散射光的強(qiáng)度、相位或偏振等信息，結(jié)合散射理論模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒物光學(xué)幾何尺寸、形狀、折射率的反演和定量分析。對(duì)光散射特性的深入理解和精確測(cè)量，是解析大氣顆粒物垂直分布、傳輸機(jī)制及其環(huán)境效應(yīng)的基礎(chǔ)。2.1.2光吸收特性大氣顆粒物對(duì)光的吸收特性是其光學(xué)特性的重要組成部分，顆粒物的光吸收特性主要取決于其物理和化學(xué)性質(zhì)，如顆粒物的直徑、形狀、化學(xué)成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。光吸收是大氣光學(xué)傳輸過(guò)程中的關(guān)鍵過(guò)程，它直接影響大氣能見(jiàn)度、輻射傳輸和地球氣候系統(tǒng)。本文將對(duì)大氣顆粒物的光吸收特性進(jìn)行綜述，包括光吸收的機(jī)理、影響因素以及光吸收特性的測(cè)量方法。（1）光吸收機(jī)理大氣顆粒物的光吸收主要發(fā)生在以下幾個(gè)過(guò)程：散射：顆粒物對(duì)光的散射作用主要取決于顆粒物的大小、形狀和折射率。當(dāng)光波照射到顆粒物上時(shí)，部分光波會(huì)被顆粒物散射，導(dǎo)致光強(qiáng)減弱。散射光的角度分布與顆粒物的大小和形狀有關(guān)，通常表現(xiàn)為瑞利散射和米氏散射。瑞利散射主要發(fā)生在顆粒物直徑遠(yuǎn)小于光波波長(zhǎng)的情況下，而米氏散射則發(fā)生在顆粒物直徑與光波波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)那闆r下。吸收：顆粒物對(duì)光的吸收主要發(fā)生在光波的可見(jiàn)光和近紅外波段。顆粒物的化學(xué)成分對(duì)其光吸收特性有很大影響，例如，二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）等氣溶膠顆粒物對(duì)太陽(yáng)光中的紅外線有較強(qiáng)的吸收能力，而對(duì)可見(jiàn)光吸收較弱；而有機(jī)顆粒物對(duì)可見(jiàn)光和近紅外波段都有較好的吸收能力。重新發(fā)射：當(dāng)顆粒物吸收光能后，部分能量會(huì)以熱能的形式重新發(fā)射出來(lái)。這種重新發(fā)射的光強(qiáng)度與顆粒物的溫度和質(zhì)量有關(guān)，一般情況下，重新發(fā)射的光強(qiáng)度較低，但有時(shí)也會(huì)對(duì)大氣輻射傳輸產(chǎn)生影響。（2）光吸收的影響因素大氣顆粒物的光吸收特性受到多種因素的影響，包括：顆粒物直徑：顆粒物直徑越大，光吸收能力越強(qiáng)。因?yàn)榇箢w粒物對(duì)光的散射能力較弱，光波更容易被吸收。顆粒物形狀：顆粒物的形狀也會(huì)影響其光吸收特性。例如，球形顆粒物對(duì)光的吸收能力較弱，而片狀顆粒物對(duì)光的吸收能力較強(qiáng)。化學(xué)成分：顆粒物的化學(xué)成分對(duì)其光吸收特性有很大影響。不同化學(xué)成分的顆粒物對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有不同的吸收能力，例如，某些金屬顆粒物對(duì)紫外線有較強(qiáng)的吸收能力。table”>主要顆粒物可見(jiàn)光波段（nm）二氧化硫（SO2）XXXXXX二氧化氮（NO2）XXXXXX有機(jī)顆粒物XXXXXX光吸收特性的測(cè)量方法為了測(cè)量大氣顆粒物的光吸收特性，常用的方法有:分光光度法：利用分光光度計(jì)測(cè)量光強(qiáng)隨波長(zhǎng)的變化，從而得到顆粒物的光吸收特性。測(cè)量輻射計(jì)法：通過(guò)測(cè)量大氣中不同波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度，反推顆粒物的光吸收特性。對(duì)比法：將實(shí)驗(yàn)室制備的顆粒物樣品與實(shí)際大氣中的顆粒物進(jìn)行對(duì)比，分析其光吸收特性。量子化學(xué)計(jì)算：利用量子化學(xué)模型計(jì)算顆粒物的光吸收特性。結(jié)論總結(jié)來(lái)說(shuō)，大氣顆粒物的光吸收特性是其光學(xué)特性的重要組成部分，對(duì)大氣環(huán)境有很大影響。研究大氣顆粒物的光吸收特性有助于了解大氣污染狀況、氣候變化等因素。未來(lái)，可以通過(guò)改進(jìn)測(cè)量方法和優(yōu)化量子化學(xué)模型，進(jìn)一步提高對(duì)大氣顆粒物光吸收特性的研究水平。2.1.3光透明度特性（1）光吸收的影響系數(shù)光吸收特性是大氣顆粒物光學(xué)特性的重要組成部分，當(dāng)太陽(yáng)光在大氣層中傳播時(shí)，顆粒物對(duì)太陽(yáng)光的吸收作用導(dǎo)致輻射能量的減少，進(jìn)而影響到大氣輻射平衡、天空顏色以及地面輻射溫度等。均一能量模型能夠計(jì)算不同波長(zhǎng)下的吸收率，例如，在測(cè)量特定波長(zhǎng)的吸收系數(shù)時(shí)，可以通過(guò)如下公式計(jì)算：K其中Kλ表示吸收系數(shù)，ΔIλ表示單位厚度內(nèi)輻射能量的變化量，（2）濁度系數(shù)濁度是一種常見(jiàn)的表示光散射導(dǎo)致光強(qiáng)衰減和天空變暗的物理量。濁度系數(shù)是一種用于描述光強(qiáng)隨距離變化的衰減速率的物理參數(shù)，公式如下：au其中au為濁度系數(shù)，I∞為無(wú)限遠(yuǎn)處太陽(yáng)光強(qiáng)度，I【表】：不同波長(zhǎng)下顆粒物的光吸收與散射系數(shù)對(duì)比波長(zhǎng)(nm)吸收系數(shù)(km??散射系數(shù)(km??吸收和散射特性405董事長(zhǎng)(桌)一角488四遷五任一氧506-flowers-and-lambs632又雙叕一………SPDX-License-Identifier:CC-NC-ND-4.01.1.32.2化學(xué)成分分析大氣顆粒物的化學(xué)成分是揭示其來(lái)源、形成機(jī)制及其環(huán)境影響的關(guān)鍵信息。通過(guò)化學(xué)成分分析，可以識(shí)別顆粒物中存在的元素、離子、有機(jī)物等組分，進(jìn)而評(píng)估其對(duì)空氣質(zhì)量、人體健康和氣候變化的影響。目前，針對(duì)大氣顆粒物化學(xué)成分的分析技術(shù)主要包括質(zhì)譜法、光譜法和色譜法等。其中質(zhì)譜法（如離子色譜、火花源原子發(fā)射光譜等）和光譜法（如X射線熒光光譜、傅里葉變換紅外光譜等）因其高靈敏度和寬譜段檢測(cè)能力而得到廣泛應(yīng)用。（1）元素成分分析元素成分分析是大氣顆粒物化學(xué)成分分析的核心內(nèi)容之一，主要關(guān)注顆粒物中元素的含量和種類。常用的元素成分分析方法包括火花源原子發(fā)射光譜（SP-AES）、電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）和X射線熒光光譜（XRF）等。1.1火花源原子發(fā)射光譜（SP-AES）SP-AES是一種基于火花放電激發(fā)樣品原子，通過(guò)測(cè)量激發(fā)產(chǎn)物的發(fā)射光譜來(lái)定量分析元素成分的方法。其主要原理是將樣品置于火花放電中進(jìn)行激發(fā)，激發(fā)后的原子躍遷到高能級(jí)，隨后回到基態(tài)時(shí)發(fā)射出特征譜線。通過(guò)測(cè)量特征譜線的強(qiáng)度，可以定量分析樣品中元素的濃度。SP-AES的基本公式為：其中I為發(fā)射譜線強(qiáng)度，C為元素濃度，k為比例常數(shù)，β為自吸收系數(shù)。元素激發(fā)電位（V）檢出限（ng/g）Na5.140.1Mg2.850.5Al1.611.0Si2.032.0K4.340.3Ca4.780.51.2電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）ICP-OES是一種基于電感耦合等離子體激發(fā)樣品原子，通過(guò)測(cè)量激發(fā)產(chǎn)物的發(fā)射光譜來(lái)定量分析元素成分的方法。其主要原理是將樣品溶液導(dǎo)入高溫（約XXXK）的等離子體中，等離子體的高溫激發(fā)樣品中的原子躍遷到高能級(jí)，隨后回到基態(tài)時(shí)發(fā)射出特征譜線。通過(guò)測(cè)量特征譜線的強(qiáng)度，可以定量分析樣品中元素的濃度。ICP-OES的基本公式為：其中I為發(fā)射譜線強(qiáng)度，C為元素濃度，k為比例常數(shù)，m為響應(yīng)斜率。元素激發(fā)電位（V）檢出限（ng/L）Li3.650.1Be9.990.5B2.541.0C204.260.1N2.151.0O7.690.5（2）離子成分分析離子成分分析是大氣顆粒物化學(xué)成分分析的另一重要內(nèi)容，主要關(guān)注顆粒物中陽(yáng)離子和陰離子的種類和含量。常用的離子成分分析方法包括離子色譜法（IC）、微庫(kù)侖法（MC）和離子遷移譜法（IMS）等。離子色譜法是一種基于離子交換色譜原理，通過(guò)測(cè)量離子在色譜柱中的保留時(shí)間和峰面積來(lái)定量分析離子成分的方法。其主要原理是將樣品溶液通過(guò)裝有離子交換樹(shù)脂的色譜柱，樣品中的離子與樹(shù)脂上的交換基團(tuán)發(fā)生交換，根據(jù)離子的親和力不同，在色譜柱中的保留時(shí)間也不同。通過(guò)測(cè)量離子峰的面積，可以定量分析樣品中離子的濃度。IC的基本公式為：C其中C為離子濃度，A為離子峰面積，k為保留因子，Vin離子保留時(shí)間（min）檢出限（μM）F?3.00.1Cl?4.50.2NO??5.00.3SO?2?8.00.5Na?3.50.1K?4.00.2Ca2?6.00.3Mg2?7.00.4（3）有機(jī)成分分析有機(jī)成分分析是大氣顆粒物化學(xué)成分分析的重要組成部分，主要關(guān)注顆粒物中有機(jī)物的種類和含量。常用的有機(jī)成分分析方法包括氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和拉曼光譜（RS）等。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）是一種將氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用的技術(shù)，通過(guò)氣相色譜分離樣品中的有機(jī)物，再通過(guò)質(zhì)譜進(jìn)行檢測(cè)和定性的方法。其主要原理是將樣品氣化后通過(guò)氣相色譜柱進(jìn)行分離，分離后的有機(jī)物進(jìn)入質(zhì)譜儀進(jìn)行離子化，并根據(jù)質(zhì)譜的質(zhì)荷比（m/z）和豐度信息進(jìn)行定性和定量分析。GC-MS的基本流程包括樣品前處理、氣相色譜分離和質(zhì)譜檢測(cè)三個(gè)步驟。通過(guò)比較質(zhì)譜內(nèi)容庫(kù)，可以識(shí)別和定量樣品中的有機(jī)物。有機(jī)物分子式保留時(shí)間（min）乙酸CH?COOH5.0丙酮C?H?O6.0丁醇C?H?OH7.0乙醛CH?CHO4.5丙醛C?H?CHO5.5通過(guò)以上化學(xué)成分分析方法的綜合應(yīng)用，可以全面揭示大氣顆粒物的化學(xué)組成特征，為大氣污染控制和空氣質(zhì)量改善提供科學(xué)依據(jù)。2.2.1光譜吸收技術(shù)光譜吸收技術(shù)是一種通過(guò)測(cè)量大氣顆粒物對(duì)光的吸收特性來(lái)分析其光學(xué)特性的方法。在光譜吸收技術(shù)中，通常使用單色光或?qū)拵Ч庹丈浯髿忸w粒物樣品，然后測(cè)量樣品對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收強(qiáng)度。根據(jù)樣品對(duì)光的吸收特性，可以推斷出大氣顆粒物的成分和性質(zhì)。（1）分光法分光法是一種常用的光譜吸收技術(shù)，它通過(guò)將光源發(fā)出的光分為不同波長(zhǎng)的光束，然后測(cè)量每個(gè)波長(zhǎng)光束被樣品吸收的程度。常用的光譜分析儀器有紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)、傅里葉變換光譜儀等。分光法可以測(cè)量大氣顆粒物對(duì)可見(jiàn)光和紫外光的吸收特性，從而推斷出顆粒物的顆粒大小、形狀、成分等信息。?分光法的基本原理分光法的基本原理是以下步驟：將光源發(fā)出的光分為不同波長(zhǎng)的光束。將光束照射到大氣顆粒物樣品上。測(cè)量每個(gè)波長(zhǎng)光束被樣品吸收的程度。根據(jù)吸收程度計(jì)算出樣品的光譜吸收特性。?分光法的優(yōu)點(diǎn)分光法具有以下優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高：分光法可以測(cè)量非常微弱的光吸收信號(hào)。分辨率高：分光法可以區(qū)分不同波長(zhǎng)的光吸收差異。適用范圍廣：分光法可以測(cè)量各種類型的大氣顆粒物。（2）光譜反射技術(shù)光譜反射技術(shù)是一種通過(guò)測(cè)量大氣顆粒物對(duì)光的反射特性來(lái)分析其光學(xué)特性的方法。在光譜反射技術(shù)中，通常使用白光照射大氣顆粒物樣品，然后測(cè)量樣品對(duì)白光的反射強(qiáng)度。根據(jù)樣品對(duì)白光的反射特性，可以推斷出大氣顆粒物的成分和性質(zhì)。?光譜反射技術(shù)的基本原理光譜反射技術(shù)的基本原理是以下步驟：將白光照射到大氣顆粒物樣品上。測(cè)量樣品對(duì)白光的反射強(qiáng)度。根據(jù)反射強(qiáng)度計(jì)算出樣品的光譜反射特性。?光譜反射技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)光譜反射技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易用：光譜反射技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。成本低廉：光譜反射技術(shù)設(shè)備成本低廉。適用范圍廣：光譜反射技術(shù)可以測(cè)量各種類型的大氣顆粒物。（3）光譜散射技術(shù)光譜散射技術(shù)是一種通過(guò)測(cè)量大氣顆粒物對(duì)光的散射特性來(lái)分析其光學(xué)特性的方法。在光譜散射技術(shù)中，通常使用激光照射大氣顆粒物樣品，然后測(cè)量樣品對(duì)光的散射程度。根據(jù)樣品對(duì)光的散射程度，可以推斷出顆粒物的顆粒大小、形狀、成分等信息。?光譜散射技術(shù)的基本原理光譜散射技術(shù)的基本原理是以下步驟：將激光照射到大氣顆粒物樣品上。測(cè)量樣品對(duì)光的散射程度。根據(jù)散射程度計(jì)算出樣品的光譜散射特性。?光譜散射技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)光譜散射技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以測(cè)量大氣顆粒物的粒徑分布：光譜散射技術(shù)可以測(cè)量不同粒徑的顆粒物?？梢詼y(cè)量大氣顆粒物的形狀：光譜散射技術(shù)可以區(qū)分不同形狀的顆粒物?？梢詼y(cè)量大氣顆粒物的成分：光譜散射技術(shù)可以區(qū)分不同成分的顆粒物。（4）光譜吸收與反射聯(lián)合技術(shù)光譜吸收與反射聯(lián)合技術(shù)是一種結(jié)合光譜吸收技術(shù)和光譜反射技術(shù)的測(cè)量方法，它可以通過(guò)同時(shí)測(cè)量大氣顆粒物對(duì)光的吸收和反射特性來(lái)更準(zhǔn)確地分析其光學(xué)特性。光譜吸收與反射聯(lián)合技術(shù)可以提供更全面的大氣顆粒物信息，如顆粒大小、形狀、成分等。?光譜吸收與反射聯(lián)合技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)光譜吸收與反射聯(lián)合技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：更高的準(zhǔn)確度：光譜吸收與反射聯(lián)合技術(shù)可以提供更準(zhǔn)確的大氣顆粒物信息。更廣泛的應(yīng)用范圍：光譜吸收與反射聯(lián)合技術(shù)可以應(yīng)用于更多領(lǐng)域，如大氣污染研究、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。2.2.2移動(dòng)離子質(zhì)譜技術(shù)移動(dòng)離子質(zhì)譜技術(shù)（MobileIonMassSpectrometry,MIMES）是一種能夠在采樣現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)、快速、高靈敏度的大氣顆粒物成分分析的技術(shù)。該技術(shù)的主要原理是利用采樣接口將大氣中的顆粒物轉(zhuǎn)化為氣溶膠或氣態(tài)物質(zhì)，并通過(guò)離子化裝置（如電子沖擊或化學(xué)電離）將其轉(zhuǎn)化為離子，隨后利用質(zhì)譜儀進(jìn)行離子分離和檢測(cè)。MIMES技術(shù)因其便攜性和實(shí)時(shí)性，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、空氣污染研究和室內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)估等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。（1）技術(shù)原理MIMES技術(shù)主要包括采樣接口、離子化裝置和質(zhì)譜儀三個(gè)核心部分。采樣接口用于捕集大氣中的顆粒物，常見(jiàn)的采樣方法包括濾膜采樣、靜電采樣和撞擊式采樣等。離子化裝置將捕集到的顆粒物轉(zhuǎn)化為離子，常見(jiàn)的離子化方式有電子沖擊離子化（ElectronImpactIonization,ESI）和化學(xué)電離（ChemicalIonization,CI）。質(zhì)譜儀用于分離和檢測(cè)離子，常見(jiàn)的質(zhì)譜儀類型有quadrupolemassspectrometer（四極桿質(zhì)譜儀）、time-of-flightmassspectrometer（飛行時(shí)間質(zhì)譜儀）和Orbitrapmassspectrometer（Orbitrap質(zhì)譜儀）等。（2）光學(xué)特性分析MIMES技術(shù)在光學(xué)特性分析方面具有以下優(yōu)勢(shì)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：MIMES技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)大氣中的顆粒物成分，無(wú)需樣品預(yù)處理，從而能夠快速響應(yīng)空氣污染事件。高靈敏度：通過(guò)優(yōu)化離子化條件和質(zhì)譜儀參數(shù)，MIMES技術(shù)可以獲得極高的靈敏度，檢測(cè)限可達(dá)ng/m3量級(jí)。多組分分析：MIMES技術(shù)能夠同時(shí)檢測(cè)多種顆粒物成分，如有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽和重金屬等，從而能夠全面分析大氣顆粒物的化學(xué)組成?！颈怼苛谐隽薓IMES技術(shù)在不同光學(xué)特性參數(shù)下的性能表現(xiàn)：參數(shù)指標(biāo)備注檢測(cè)限(LOD,ng/m3)0.1-10取決于樣品類型和離子化方式響應(yīng)時(shí)間(ResponseTime,s)1-10通常在秒級(jí)測(cè)量范圍(DynamicRange,ng/m3)1-XXXX對(duì)不同成分差異較大質(zhì)量范圍(MassRange,m/z)1-1000主要檢測(cè)中小分子量物質(zhì)（3）化學(xué)成分分析MIMES技術(shù)在化學(xué)成分分析方面具有以下特點(diǎn)：有機(jī)物分析：MIMES技術(shù)可以通過(guò)選擇合適的離子化方式，如電子沖擊離子化（ESI）和化學(xué)電離（CI），對(duì)大氣中的有機(jī)物進(jìn)行分析。例如，使用ESI可以檢測(cè)到芳香烴、醇類和酮類等有機(jī)物。無(wú)機(jī)鹽分析：MIMES技術(shù)可以通過(guò)選擇合適的離子化方式，如電子沖擊離子化（ESI）和化學(xué)電離（CI），對(duì)大氣中的無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行分析。例如，使用ESI可以檢測(cè)到氯化鈉、硫酸鹽和硝酸鹽等無(wú)機(jī)鹽。重金屬分析：MIMES技術(shù)可以通過(guò)選擇合適的離子化方式，如電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS），對(duì)大氣中的重金屬進(jìn)行分析。例如，使用ICP-MS可以檢測(cè)到鉛、鎘和汞等重金屬。（4）應(yīng)用實(shí)例MIMES技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)取得了顯著成果，以下是一些典型的應(yīng)用實(shí)例：城市空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)：MIMES技術(shù)被用于監(jiān)測(cè)城市空氣中的顆粒物成分，如北京、上海和廣州等城市已經(jīng)建立了基于MIMES技術(shù)的大氣監(jiān)測(cè)站點(diǎn)。室內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)估：MIMES技術(shù)被用于評(píng)估室內(nèi)空氣中的顆粒物成分，如辦公室、學(xué)校和家庭等場(chǎng)所。邊界層大氣研究：MIMES技術(shù)被用于研究邊界層大氣的顆粒物成分，如利用飛機(jī)和無(wú)人機(jī)搭載MIMES設(shè)備進(jìn)行野外實(shí)驗(yàn)。通過(guò)上述分析和應(yīng)用實(shí)例可以看出，MIMES技術(shù)在光學(xué)特性分析和化學(xué)成分分析方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)大氣顆粒物監(jiān)測(cè)和研究的重要技術(shù)之一。2.2.3原子吸收光譜技術(shù)原子吸收光譜（AAS）技術(shù)是一種基于原子對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收現(xiàn)象，用于分析元素組成的分析方法。在空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)中，AAS常用于測(cè)量空氣中的金屬元素，如鉛、鎘、汞等。?原理與方法原子吸收光譜儀的基本組成部分包括光源、原子化器、分光器和檢測(cè)器。其基本原理是通過(guò)高能光源（通常是空心陰極燈）發(fā)射特定波長(zhǎng)的光，待測(cè)元素原子在原子化器中轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子后，吸收該波長(zhǎng)的光，導(dǎo)致光強(qiáng)度減弱。通過(guò)測(cè)量光的吸收強(qiáng)度，可計(jì)算出樣品中特定元素的濃度。?特點(diǎn)與應(yīng)用高靈敏度：AAS能夠檢出低濃度的元素，特別適合于對(duì)微量和痕量元素的分析。選擇性好：每種元素對(duì)特定波長(zhǎng)的光有特定的吸收效率，因此可以根據(jù)需要選擇光源的波長(zhǎng)，以避免干擾。應(yīng)用廣泛：廣泛應(yīng)用于環(huán)境分析、臨床醫(yī)學(xué)、食品檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域，尤其是在大氣顆粒物中的重金屬元素監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著重要作用。?優(yōu)勢(shì)與局限優(yōu)勢(shì)描述高靈敏度可檢測(cè)低濃度的元素，例如鉛（Pb）、鎘（Cd）和汞（Hg）等。選擇性強(qiáng)元素的特定吸收波長(zhǎng)，避免了共存物質(zhì)的干擾。快速、簡(jiǎn)便操作簡(jiǎn)便，分析周期短，適合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。較低的檢測(cè)成本設(shè)備成本相對(duì)較低，耗材更換頻率不高等，檢測(cè)成本優(yōu)勢(shì)明顯。局限描述有限的線性范圍存在一定的線性范圍限制，對(duì)于超過(guò)線性范圍的樣品需進(jìn)行預(yù)處理。儀器設(shè)備復(fù)雜需要專業(yè)的儀器設(shè)備，包括光源、原子化器、分光器等，且維護(hù)要求高。樣品要求嚴(yán)格對(duì)樣品的前處理要求較高，需剔除雜質(zhì)、稀釋或濃縮。通過(guò)對(duì)大氣的直接監(jiān)測(cè)，AAS技術(shù)可以在一定程度上反映大氣顆粒物的污染程度，特別是在重金屬污染較嚴(yán)重的地區(qū)，該技術(shù)具有其無(wú)可替代的價(jià)值。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和儀器制造水平的提升，原子吸收光譜技術(shù)將在大氣顆粒物分析中發(fā)揮更為重要的作用。3.光學(xué)特性分析大氣顆粒物（PM）的光學(xué)特性是其與光相互作用的物理屬性，主要包括其吸光度、散射特性和折射率等。這些特性不僅影響著大氣能見(jiàn)度、氣候輻射平衡，也與人類健康和環(huán)境監(jiān)測(cè)密切相關(guān)。因此深入理解PM的光學(xué)特性對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估其環(huán)境影響至關(guān)重要。（1）吸光特性顆粒物的吸光特性主要由其化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，常見(jiàn)的吸光物質(zhì)包括黑碳（BlackCarbon,BC）、有機(jī)碳（OrganicCarbon,OC）等。顆粒物的吸光強(qiáng)度通常用吸光度（Absorbance,A）來(lái)描述，其定義如下：A其中λ表示光的波長(zhǎng)，I為透射光強(qiáng)度，I0為入射光強(qiáng)度。吸光度與顆粒物濃度（C）和路徑長(zhǎng)度（LA其中ελ?【表】：不同類型顆粒物的典型吸光系數(shù)（單位：m2/mol）顆粒物類型波長(zhǎng)（nm）吸光系數(shù)（ε）黑碳（BC）5328.0×10?有機(jī)碳（OC）5321.5×10?總顆粒物5321.0×10?（2）散射特性顆粒物的散射特性主要表現(xiàn)為其對(duì)光的散射能力，這與顆粒物的粒徑、形狀和化學(xué)成分密切相關(guān)。根據(jù)米氏理論（MieTheory），球形顆粒物的散射截面（σsσ其中r為顆粒物半徑，λ為光的波長(zhǎng)，M1和M2分別為forwarding和backwarding散射的相矩陣元。實(shí)際顆粒物通常呈現(xiàn)非球形，其散射特性更為復(fù)雜，常通過(guò)復(fù)折射率（m其中n為實(shí)部（折射率），k為虛部（消光系數(shù)）。散射特性通常用散射相函數(shù)（ScatteringPhaseFunction,Pheta（3）折射率顆粒物的折射率是影響其光學(xué)特性的關(guān)鍵參數(shù)，主要由其對(duì)流光物質(zhì)的化學(xué)成分和溫度決定?！颈怼空故玖说湫皖w粒物的折射率。?【表】：典型顆粒物的折射率顆粒物類型折射率（n）折射率（k）黑碳（BC）1.820.0有機(jī)碳（OC）1.50.1鹽類顆粒物1.50.0通過(guò)分析顆粒物的光學(xué)特性，可以反演其化學(xué)成分和空間分布，為空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)和污染控制提供重要依據(jù)。3.1顆粒物粒徑分布顆粒物粒徑分布是大氣顆粒物研究中的重要參數(shù)之一，它直接影響顆粒物的光學(xué)特性和化學(xué)成分分析。顆粒物按其粒徑大小可分為不同模式，如PM1（粒徑小于等于1微米）、PM2.5（粒徑小于等于2.5微米）、PM10（粒徑小于等于10微米）等。這些不同粒徑范圍的顆粒物對(duì)人體健康和環(huán)境的影響程度不同。（1）粒徑分布測(cè)量方法測(cè)量顆粒物的粒徑分布通常使用光學(xué)顆粒計(jì)數(shù)器和電遷移率分析儀等方法。光學(xué)顆粒計(jì)數(shù)器通過(guò)測(cè)量不同粒徑顆粒的光散射強(qiáng)度來(lái)確定其數(shù)量濃度分布；電遷移率分析儀則通過(guò)測(cè)量顆粒物的電學(xué)性質(zhì)來(lái)推斷其粒徑分布。這些方法各有優(yōu)勢(shì)，適用于不同的環(huán)境和應(yīng)用需求。（2）粒徑分布特征大氣顆粒物的粒徑分布通常呈現(xiàn)多模態(tài)特征，即存在多個(gè)峰值，每個(gè)峰值對(duì)應(yīng)一種特定的顆粒物來(lái)源或形成機(jī)制。例如，在城市環(huán)境中，由于交通排放、工業(yè)排放和二次顆粒物生成等多種因素，顆粒物粒徑分布可能呈現(xiàn)雙峰或三峰特征。（3）影響因素顆粒物粒徑分布受到多種因素的影響，包括氣象條件、排放源特性、化學(xué)反應(yīng)和物理過(guò)程等。例如，風(fēng)力、溫度逆層和濕度等氣象條件會(huì)影響顆粒物的擴(kuò)散和傳輸；排放源的特性和活動(dòng)水平則直接影響顆粒物的初始粒徑分布。?表格：不同環(huán)境條件下的顆粒物粒徑分布特征環(huán)境條件粒徑分布特征影響因素示例城市環(huán)境多峰，通常雙峰或三峰交通排放、工業(yè)排放、二次顆粒物生成大城市中常見(jiàn)的顆粒物組成農(nóng)村環(huán)境相對(duì)單一峰值自然源排放，如植物花粉、土壤粉塵等遠(yuǎn)離城市污染源的地區(qū)工業(yè)排放源附近特定峰值，與排放源特性相關(guān)工業(yè)過(guò)程產(chǎn)生的顆粒物類型和大小鋼鐵廠、電廠等附近區(qū)域?公式：粒徑分布的數(shù)學(xué)描述（示例）通常使用概率密度函數(shù)（PDF）或累積分布函數(shù)（CDF）來(lái)描述顆粒物的粒徑分布。例如，可以使用對(duì)數(shù)正態(tài)分布或混合分布模型來(lái)描述多模態(tài)的粒徑分布。這些數(shù)學(xué)模型有助于更深入地理解和預(yù)測(cè)顆粒物的光學(xué)特性和化學(xué)成分。通過(guò)這些描述和分析，可以更好地理解大氣顆粒物的形成機(jī)制、傳輸過(guò)程和環(huán)境影響，為制定相應(yīng)的空氣質(zhì)量改善策略提供科學(xué)依據(jù)。3.1.1光散射法光散射法是一種通過(guò)測(cè)量光線在物質(zhì)中的散射現(xiàn)象來(lái)定量分析物質(zhì)濃度和性質(zhì)的技術(shù)。在大氣顆粒物監(jiān)測(cè)中，光散射法因其非侵入性、高靈敏度和寬動(dòng)態(tài)范圍而受到廣泛關(guān)注。?基本原理當(dāng)光線照射到顆粒物上時(shí)，會(huì)發(fā)生瑞利散射和米氏散射等現(xiàn)象。瑞利散射對(duì)顆粒物的尺寸和形狀非常敏感，因此常用于顆粒物的粒徑分布測(cè)量。其基本公式如下：P其中Pheta是散射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度之比，P0是單位立體角內(nèi)的散射光強(qiáng)度，?應(yīng)用與挑戰(zhàn)光散射法在顆粒物監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用包括顆粒物濃度監(jiān)測(cè)、顆粒物尺寸分布分析以及顆粒物形狀識(shí)別等。然而該方法也面臨一些挑戰(zhàn)，如顆粒物形狀復(fù)雜性、光源穩(wěn)定性、檢測(cè)限等問(wèn)題。?【表】：不同方法在顆粒物監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用對(duì)比方法應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)光散射法顆粒物濃度監(jiān)測(cè)、尺寸分布分析、形狀識(shí)別非侵入性、高靈敏度、寬動(dòng)態(tài)范圍顆粒物形狀復(fù)雜性、光源穩(wěn)定性、檢測(cè)限?未來(lái)展望隨著激光技術(shù)、光電技術(shù)和內(nèi)容像處理技術(shù)的發(fā)展，光散射法在大氣顆粒物監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用將更加廣泛和精確。例如，通過(guò)使用單模激光和多模光纖技術(shù)提高光源的穩(wěn)定性和降低噪聲，以及利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)散射數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和模式識(shí)別，可以進(jìn)一步提高光散射法的性能和應(yīng)用范圍。光散射法作為一種重要的光學(xué)特性分析手段，在大氣顆粒物的直接測(cè)量中發(fā)揮著重要作用。通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)，有望實(shí)現(xiàn)更高效、更精確的大氣顆粒物監(jiān)測(cè)。3.1.2光透射法光透射法是一種基于測(cè)量大氣顆粒物對(duì)光的吸收和散射特性來(lái)推算其光學(xué)參數(shù)的直接測(cè)量技術(shù)。該方法的基本原理是利用一束已知強(qiáng)度的光穿過(guò)含有顆粒物的氣溶膠樣品，通過(guò)測(cè)量透射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的比值，可以計(jì)算出氣溶膠的透光率，進(jìn)而推算出其光學(xué)厚度和散射特性。（1）基本原理光透射法的測(cè)量過(guò)程可以表示為：T其中：T為透光率。ItI0β為消光系數(shù)。L為光程長(zhǎng)度。消光系數(shù)β是表征氣溶膠光學(xué)特性的重要參數(shù)，它包括吸收系數(shù)α和散射系數(shù)βs其中：α為吸收系數(shù)。βs（2）儀器設(shè)備常用的光透射法測(cè)量?jī)x器主要包括以下幾種：顆粒物光度計(jì)（ParticleLightMeter）：該儀器通常采用激光二極管作為光源，通過(guò)測(cè)量光束的透射或散射強(qiáng)度來(lái)推算顆粒物的濃度和光學(xué)特性。常見(jiàn)的型號(hào)有TSI3560A或Model13320A。氣溶膠光學(xué)厚度儀（AODMeter）：該儀器主要用于測(cè)量氣溶膠的光學(xué)厚度（AOD），通過(guò)分析光在氣溶膠中的衰減情況來(lái)推算其光學(xué)特性。常見(jiàn)的型號(hào)有Aethalometer（ThermoFisherScientific）。（3）優(yōu)缺點(diǎn)光透射法的優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便對(duì)顆粒物的化學(xué)成分不敏感測(cè)量速度快、實(shí)時(shí)性好易受顆粒物粒徑分布的影響成本相對(duì)較低需要定期校準(zhǔn)（4）應(yīng)用實(shí)例光透射法在環(huán)境監(jiān)測(cè)和空氣質(zhì)量研究中有著廣泛的應(yīng)用，例如，在霧霾監(jiān)測(cè)中，通過(guò)測(cè)量氣溶膠的光學(xué)厚度可以評(píng)估大氣的能見(jiàn)度和對(duì)太陽(yáng)輻射的影響。此外該方法還可以用于研究不同地區(qū)和不同時(shí)間尺度上的氣溶膠光學(xué)特性變化。3.1.3光程長(zhǎng)度測(cè)量大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)中，光程長(zhǎng)度的測(cè)量是至關(guān)重要的一環(huán)。它涉及到使用特定波長(zhǎng)的光照射到顆粒物上，通過(guò)記錄光在顆粒物前后的傳播距離來(lái)確定顆粒物的光學(xué)特性。以下是關(guān)于光程長(zhǎng)度測(cè)量方法的詳細(xì)介紹：（1）光源的選擇為了確保光程長(zhǎng)度測(cè)量的準(zhǔn)確性，選擇合適的光源至關(guān)重要。常用的光源包括激光、白光和紅外光等。激光因其高單色性和穩(wěn)定性被廣泛應(yīng)用于大氣顆粒物光學(xué)特性的研究中。白光光源則因其覆蓋了可見(jiàn)光譜的大部分范圍而被廣泛使用，紅外光光源則常用于研究顆粒物的吸收特性。（2）光路設(shè)計(jì)光路設(shè)計(jì)是光程長(zhǎng)度測(cè)量的關(guān)鍵步驟，通常，光路設(shè)計(jì)需要考慮光源的位置、接收器的位置以及顆粒物與光路之間的距離等因素。為了減少環(huán)境因素的影響，可以使用遮光罩或暗箱等設(shè)備來(lái)保護(hù)光路不受外界光線的干擾。（3）光程長(zhǎng)度的計(jì)算光程長(zhǎng)度的計(jì)算公式為：L其中L表示光程長(zhǎng)度，d1和d2分別表示光源到接收器的距離和接收器到顆粒物的距離，（4）數(shù)據(jù)處理收集到的光程長(zhǎng)度數(shù)據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚聿拍艿玫筋w粒物的光學(xué)特性。這可能包括對(duì)數(shù)據(jù)的平滑處理、濾波處理以及對(duì)不同波長(zhǎng)的光進(jìn)行比較分析等。這些處理有助于提高光程長(zhǎng)度測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。（5）實(shí)驗(yàn)誤差分析在光程長(zhǎng)度測(cè)量過(guò)程中，可能會(huì)存在一些誤差來(lái)源，如光源波動(dòng)、接收器靈敏度變化、環(huán)境光干擾等。對(duì)這些誤差源進(jìn)行分析并采取相應(yīng)的措施可以有效降低誤差，提高測(cè)量結(jié)果的可信度。通過(guò)上述方法，可以有效地實(shí)現(xiàn)大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)中光程長(zhǎng)度的測(cè)量，為后續(xù)的光學(xué)特性分析和化學(xué)成分分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。3.2顆粒物形狀特征顆粒物的形狀特征對(duì)其物理和化學(xué)性質(zhì)有很大影響，因此對(duì)大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)的研究具有重要意義。在本文中，我們將討論不同類型顆粒物的形狀特征及其對(duì)測(cè)量技術(shù)的影響。（1）球形顆粒物球形顆粒物是最常見(jiàn)的顆粒物形狀，其直徑范圍通常在100納米到幾個(gè)微米之間。球形顆粒物的光學(xué)特性相對(duì)簡(jiǎn)單，易于測(cè)量。球形顆粒物的折射率和消光系數(shù)在一定范圍內(nèi)是恒定的，這使得它們?cè)诠馍⑸浜凸馕者^(guò)程中表現(xiàn)出相似的行為。此外球形顆粒物的光散射主要受到Mie散射理論的描述，其散射強(qiáng)度與顆粒物的直徑成反比。球形顆粒物的化學(xué)成分對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響相對(duì)較小。（2）橢球形顆粒物橢球形顆粒物具有不對(duì)稱的形狀，其長(zhǎng)軸和短軸的長(zhǎng)度不同。橢球形顆粒物的光學(xué)特性比球形顆粒物更復(fù)雜，因?yàn)樗鼈兊恼凵渎屎拖庀禂?shù)在不同方向上可能不同。這使得橢球形顆粒物在光散射和光吸收過(guò)程中的行為更加復(fù)雜。橢球形顆粒物的光散射強(qiáng)度與顆粒物的長(zhǎng)軸和短軸的長(zhǎng)度以及它們的相對(duì)比例有關(guān)。此外橢球形顆粒物的幾何形狀可能影響其光散射的定向性，從而對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。（3）棱柱形顆粒物棱柱形顆粒物具有長(zhǎng)方體形狀，其六個(gè)面的長(zhǎng)度不同。棱柱形顆粒物的光學(xué)特性比球形和橢球形顆粒物更復(fù)雜，因?yàn)樗鼈兊恼凵渎屎拖庀禂?shù)在不同方向上可能不同。棱柱形顆粒物的光散射強(qiáng)度與顆粒物的形狀和尺寸有關(guān)，并且可能受到表面粗糙度的影響。此外棱柱形顆粒物的光散射可能表現(xiàn)出復(fù)雜的偏振特性，這對(duì)某些測(cè)量技術(shù)（如偏振光散射測(cè)量）具有挑戰(zhàn)性。（4）其他形狀顆粒物除了球形、橢球形和棱柱形顆粒物，還存在其他形狀的顆粒物，如片狀、纖維狀和多面體顆粒物等。這些顆粒物的光學(xué)特性更加復(fù)雜，因?yàn)樗鼈兊恼凵渎屎拖庀禂?shù)在不同方向上可能具有很大的差異。這些顆粒物的形狀特征可能對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，特別是在需要精確測(cè)量顆粒物尺寸和成分的情況下。（5）顆粒物形狀對(duì)測(cè)量技術(shù)的影響顆粒物的形狀特征對(duì)測(cè)量技術(shù)的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：選擇合適的測(cè)量方法：不同形狀的顆粒物需要使用不同的測(cè)量方法來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量其尺寸和成分。例如，對(duì)于球形顆粒物，光散射測(cè)量和質(zhì)譜測(cè)量方法較為適用；對(duì)于橢球形和棱柱形顆粒物，可能需要使用更復(fù)雜的測(cè)量方法，如粒子成像和振動(dòng)光譜測(cè)量。數(shù)據(jù)分析：顆粒物的形狀特征可能影響數(shù)據(jù)分析和解釋的結(jié)果。例如，不同形狀的顆粒物可能導(dǎo)致光散射和光吸收曲線的差異，從而影響對(duì)顆粒物成分的準(zhǔn)確判斷。顆粒物濃度計(jì)算：顆粒物的形狀特征可能影響顆粒物濃度的計(jì)算方法。例如，對(duì)于球形顆粒物，體積濃度和質(zhì)量濃度之間的關(guān)系較為簡(jiǎn)單；對(duì)于復(fù)雜形狀的顆粒物，需要考慮顆粒物的堆積和重疊等因素。（6）結(jié)論顆粒物的形狀特征對(duì)其物理和化學(xué)性質(zhì)有很大影響，因此對(duì)大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)的研究具有重要意義。了解不同類型顆粒物的形狀特征有助于選擇合適的測(cè)量方法、提高測(cè)量精度和準(zhǔn)確判斷顆粒物的成分。3.2.1光散射法光散射法是測(cè)量大氣顆粒物光學(xué)特性的一種主要技術(shù)，其基本原理基于米氏散射理論（MieScatteringTheory）。當(dāng)光波與顆粒物相互作用時(shí)，會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象，散射光的強(qiáng)度、相位和偏振態(tài)等信息依賴于顆粒物的尺寸、形狀和折射率等物理參數(shù)。通過(guò)分析散射光特性，可以反推顆粒物的光學(xué)特性，如散射截面、散射相位函數(shù)等。根據(jù)散射角的差異，光散射法主要分為彈性散射和非彈性散射兩類：彈性散射：散射光的波長(zhǎng)與入射光相同，主要由顆粒物的尺寸和折射率決定。最典型的彈性散射測(cè)量技術(shù)是光散射相函數(shù)測(cè)量（LightScatteringPhaseFunctionMeasurement），它能夠提供顆粒物在不同散射角的散射強(qiáng)度分布信息。散射強(qiáng)度IhetaI其中I0heta是入射光強(qiáng)度，C是歸一化常數(shù)，D是顆粒物直徑，λ是入射光波長(zhǎng)，Pheta非彈性散射：散射光的波長(zhǎng)發(fā)生改變，主要涉及顆粒物的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。拉曼散射（RamanScattering）和熒光（Fluorescence）是典型的非彈性散射技術(shù)。拉曼散射利用顆粒物分子振動(dòng)引起的散射光頻移信息，可以提供顆粒物的化學(xué)組成信息。例如，瑞利拉曼散射光譜（Rayleigh-RamanScatteringSpectrum）中的拉曼位移Δλ可以反映顆粒物中化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率：Δλ其中λextoffres是散射光波長(zhǎng)，λ光散射法的優(yōu)點(diǎn)在于探頭可集成化，便于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)量，且測(cè)量速度快，靈敏度較高。然而該方法在復(fù)雜環(huán)境下（如高濕度、高濃度的氣溶膠）可能存在信號(hào)飽和或干擾問(wèn)題，需要結(jié)合其他技術(shù)（如光學(xué)通路自動(dòng)清洗裝置）提高測(cè)量可靠性。應(yīng)用實(shí)例：【表】展示了不同類型光散射儀器的應(yīng)用參數(shù)?？偨Y(jié)而言，光散射法在大氣顆粒物光學(xué)特性測(cè)量中發(fā)揮著重要作用，通過(guò)彈性散射和非彈性散射技術(shù)，可以全面獲取顆粒物的物理和化學(xué)信息，為大氣環(huán)境研究和污染控制提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。3.2.2光干涉法光干涉法是一種用于檢測(cè)微小長(zhǎng)度變化、位移、厚度、相位差等參數(shù)的一種光學(xué)測(cè)量技術(shù)。在面對(duì)微小的環(huán)境變化時(shí)，如大氣顆粒物的分布、光學(xué)厚度的改變等，干涉法光路的干擾因素較多，要求測(cè)試設(shè)備精度較高。因而不同類型分析儀的測(cè)量原理上是不同的，光路設(shè)計(jì)也不一樣。雖然目前不同應(yīng)用的干涉法光學(xué)測(cè)試技術(shù)已有較為成熟的應(yīng)用領(lǐng)域，但其外部及內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高昂，需要通過(guò)特殊的技術(shù)手段改善。?光干涉法測(cè)量原理及優(yōu)缺點(diǎn)光干涉法是利用光的幾何干涉現(xiàn)象來(lái)測(cè)量微小參數(shù)的類似方法。當(dāng)兩束同質(zhì)同相的光波在一個(gè)光學(xué)介質(zhì)中的某一幾何位置相遇時(shí)，同相點(diǎn)的波峰與波峰、波谷與波谷的疊加會(huì)形成新的亮紋，而波峰與波谷的疊加則不能成為一個(gè)新的亮紋，而成為一條暗紋。在離交棱鏡一定的距離處放置一個(gè)光屏上，便可在光屏上得到一系列平行排列的重疊的干涉條紋。根據(jù)條紋發(fā)生的變化計(jì)算透鏡本身的厚度或位移變化。在平行光束照明下，利用干涉儀測(cè)量基板上微小的形貌變化，是光掩膜批量生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常用到的手段。目前光掩膜技術(shù)也應(yīng)用到接近光刻技術(shù)，因而測(cè)試精度要求非常高。?光干涉法優(yōu)點(diǎn)當(dāng)入射光前緣為直線或具有適當(dāng)斜率軌跡時(shí)，干涉條紋將顯現(xiàn)出莫爾條紋的現(xiàn)象。若是用平行光照明，攝取微小形變的干涉像，顯然窺內(nèi)容會(huì)受到在其瞬間記錄的像所產(chǎn)生的限制，但莫爾條紋延遲了就會(huì)出現(xiàn)時(shí)滯發(fā)光現(xiàn)象，與干涉條紋延續(xù)的時(shí)間一致；直接用影像像差合成干涉時(shí)候，需要增加干涉條紋的連續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度。3.2.3光電子能譜法光電子能譜法（PhotoelectronSpectroscopy,PES），特別是X射線光電子能譜（X-rayPhotoelectronSpectroscopy,XPS），是一種強(qiáng)大的表面分析技術(shù)，廣泛應(yīng)用于大氣顆粒物（PM）的化學(xué)成分和光學(xué)特性研究。XPS基于光電效應(yīng)，即當(dāng)高能量的X射線照射到物質(zhì)表面時(shí)，會(huì)激發(fā)表面原子，使電子從內(nèi)層能級(jí)被彈出并形成光電子譜。通過(guò)分析光電子的能量分布和強(qiáng)度，可以確定顆粒物的元素組成、化學(xué)鍵合狀態(tài)和表面官能團(tuán)等信息。（1）基本原理XPS測(cè)量的是樣品表面幾個(gè)原子層（通常為10nm）信息，具有高靈敏度和高分辨率的特點(diǎn)。其基本原理可以描述為：E式中：Eextkineticenergyofphotoelectronhν是入射X射線的能量。EextBondWextionization根據(jù)入射X射線的不同，XPS分為AlKα（1486.6eV）和MgKα（1253.6eV）兩種類型。AlKαXPS應(yīng)用更廣泛，但MgKα具有更低的背景輻射，適合對(duì)輕元素（如C）的檢測(cè)。（2）操作流程與數(shù)據(jù)解析典型的XPS分析流程包括樣品制備、儀器設(shè)置、數(shù)據(jù)采集和解析分析。樣品制備需確保顆粒物均勻分布在分析區(qū)域內(nèi)，避免空氣和水分的干擾。儀器設(shè)置通常包括選擇合適的X射線源、設(shè)定電子能量掃描范圍和步長(zhǎng)等參數(shù)。數(shù)據(jù)解析主要包括峰位確定、峰強(qiáng)度積分和化學(xué)位移分析?；瘜W(xué)位移是指不同化學(xué)環(huán)境中同種元素的結(jié)合能差異，可用于識(shí)別元素的化學(xué)價(jià)態(tài)。例如，碳元素在PM中可能存在C-C（284.5eV）、C-O（286.0eV）和C=O（288.5eV）等不同化學(xué)鍵。（3）應(yīng)用實(shí)例XPS在PM研究中具有廣泛的應(yīng)用，以下是一些典型實(shí)例：元素組成分析：通過(guò)峰位和峰強(qiáng)度，可以定量分析PM中的主要元素（如C、N、O、S、Ca、Fe等）?；瘜W(xué)態(tài)分析：通過(guò)化學(xué)位移，可以識(shí)別元素的不同化學(xué)價(jià)態(tài)，例如NO??（結(jié)合能為878–880eV）、SO?2?（結(jié)合能為169–170eV）等。光學(xué)特性關(guān)聯(lián)：結(jié)合其他測(cè)量手段（如反射率測(cè)量），XPS可以提供顆粒物化學(xué)成分與光學(xué)特性之間的關(guān)系。（4）優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)高靈敏度分析深度有限（幾個(gè)原子層）高分辨率對(duì)重元素檢測(cè)受限（電子穿透深度小）直接定量分析儀器昂貴，操作復(fù)雜可識(shí)別化學(xué)態(tài)數(shù)據(jù)解析復(fù)雜，需要專業(yè)軟件（5）未來(lái)發(fā)展方向隨著技術(shù)的發(fā)展，XPS在PM研究中的應(yīng)用將更加深入。未來(lái)的發(fā)展方向包括：氣體輔助XPS：通過(guò)引入輔助氣體，可以研究氣溶膠與氣體的相互作用。原位XPS：結(jié)合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)原位分析。多技術(shù)聯(lián)用：與質(zhì)譜、FTIR等技術(shù)聯(lián)用，提升分析的廣度和深度。總體而言XPS作為一種表面分析技術(shù)，在PM的化學(xué)成分和光學(xué)特性研究中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為深入理解大氣環(huán)境問(wèn)題提供了重要手段。4.化學(xué)成分分析（1）顆粒物的化學(xué)組成大氣顆粒物的化學(xué)組成豐富多樣，主要包括碳、氫、氧、氮、硫、鐵、鈣等元素以及各種無(wú)機(jī)酸鹽、有機(jī)化合物等。這些化學(xué)成分對(duì)顆粒物的物理性質(zhì)（如粒徑、密度、表面活性等）和環(huán)境影響（如光吸收、化學(xué)腐蝕等）具有重要影響。因此了解顆粒物的化學(xué)成分對(duì)于深入研究其來(lái)源、遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程和環(huán)境影響具有重要意義。（2）分析方法顆粒物的化學(xué)成分分析方法主要有以下幾種：2.1火焰原子吸收光譜法（FAAS）火焰原子吸收光譜法是一種基于火焰中原子吸收光的原理來(lái)測(cè)定元素含量的分析方法。該方法具有靈敏度高、選擇性好、測(cè)定速度快等優(yōu)點(diǎn)，適用于常見(jiàn)元素的處理。然而火焰原子吸收光譜法對(duì)于某些難揮發(fā)、難電解的元素（如硫、磷等）的測(cè)定效果較差。元素FAS方法靈敏度（μg/L）Na3.0×10^(-9)K2.0×10^(-7)Ca1.0×10^(-5)Mg2.0×10^(-6)Fe1.0×10^(-7)2.2電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）電感耦合等離子體質(zhì)譜法是一種基于等離子體中離子發(fā)射光的原理來(lái)測(cè)定元素含量的分析方法。該方法具有靈敏度高、準(zhǔn)確度高、測(cè)定范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，適用于痕量元素和難得元素的處理。然而ICP-MS設(shè)備價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜。元素ICP-MS方法靈敏度（pg/L）Na1.0×10^(-12)K5.0×10^(-12)Ca1.0×10^(-12)Fe1.0×10^(-12)2.3巖石礦物分析法巖石礦物分析法是通過(guò)分析顆粒物中的礦物成分來(lái)推斷其來(lái)源和性質(zhì)的方法。常用的礦物分析方法有X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜儀（ESMS）等。這些方法能夠提供顆粒物的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分信息，但需要專門的儀器和專業(yè)知識(shí)。2.4核磁共振光譜法（NMR）核磁共振光譜法是一種基于核磁共振原理來(lái)測(cè)定化合物中氫原子和質(zhì)子磁矩的藥物分析方法。該方法對(duì)于有機(jī)化合物的元素測(cè)定具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性。然而NMR光譜法對(duì)于某些復(fù)雜有機(jī)化合物的解析難度較大。化合物NMR方法靈敏度（ppm）苯2000甲烷700水70（3）分析結(jié)果的影響因素顆粒物的化學(xué)成分分析結(jié)果受多種因素的影響，主要包括樣品預(yù)處理方法、儀器參數(shù)、試劑純度等。為了獲得準(zhǔn)確的分析結(jié)果，需要嚴(yán)格控制這些因素的影響。樣品預(yù)處理：樣品的預(yù)處理方法對(duì)化學(xué)成分分析結(jié)果具有重要影響。常用的預(yù)處理方法有超聲處理、酸洗、堿洗等。儀器參數(shù)：儀器參數(shù)的優(yōu)化對(duì)于提高分析靈敏度和準(zhǔn)確性至關(guān)重要。需要根據(jù)待測(cè)元素和樣品特性調(diào)整儀器參數(shù)。試劑純度：試劑純度對(duì)分析結(jié)果也有影響。使用高質(zhì)量的試劑可以減少誤差。?總結(jié)大氣顆粒物的化學(xué)成分分析是研究其來(lái)源、遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程和環(huán)境影響的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)姆治龇椒?，并?yán)格控制影響因素，可以準(zhǔn)確地了解顆粒物的化學(xué)組成。4.1元素分析元素分析是大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，旨在確定顆粒物的化學(xué)成分，特別是其元素組成。這對(duì)于理解顆粒物的來(lái)源、傳輸過(guò)程及其環(huán)境影響至關(guān)重要。元素分析通常基于質(zhì)譜技術(shù)，如火花源原子發(fā)射光譜（SP-AES）和電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS/），以及X射線熒光光譜（XRF）等技術(shù)。這些技術(shù)能夠提供顆粒物中主要元素（如碳C、氫H、氧O、氮N、硫S、磷P、氯Cl等）和中、heavy金屬元素（如Fe、Cu、Zn、Pb、Cd、Cr等）的定量信息。（1）火花源原子發(fā)射光譜（SP-AES）SP-AES是一種基于火花放電激發(fā)顆粒物樣品的原子發(fā)射光譜技術(shù)，通過(guò)測(cè)量激發(fā)后原子發(fā)出的特征譜線強(qiáng)度來(lái)確定元素含量。其原理可表示為：M元素激發(fā)波長(zhǎng)（nm）檢測(cè)限（μg/m3）Fe259.940.1Cu324.750.05Zn213.860.2Pb280.300.1Cd214.440.03Cr357.900.1（2）電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS/）ICP-MS/是一種高靈敏度的質(zhì)譜技術(shù)，通過(guò)電感耦合等離子體激發(fā)樣品中的原子或分子，使其電離，然后根據(jù)質(zhì)荷比（m/z）分離并檢測(cè)離子。其原理可表示為：M其中M為基態(tài)原子，M?+為電離后的離子，e?元素激發(fā)波長(zhǎng)（nm）檢測(cè)限（pg/m3）Fe259.940.1Cu324.750.05Zn213.860.2Pb280.300.1Cd214.440.03Cr357.900.1（3）X射線熒光光譜（XRF）XRF是一種基于X射線熒光現(xiàn)象的元素分析技術(shù)，通過(guò)測(cè)量樣品受到X射線激發(fā)后發(fā)射的特征X射線熒光強(qiáng)度來(lái)確定元素含量。其原理可表示為：M其中hν元素激發(fā)波長(zhǎng)（keV）檢測(cè)限（ppm）Fe8.04100Cu8.9850Zn8.64100Pb10.5550Cd6.43200Cr5.41150（4）數(shù)據(jù)處理與校準(zhǔn)無(wú)論使用哪種技術(shù)，元素分析數(shù)據(jù)的處理和校準(zhǔn)都是至關(guān)重要的。通常需要進(jìn)行以下步驟：校準(zhǔn)：使用標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。背景扣除：扣除儀器和樣品背景信號(hào)，以提高信噪比。內(nèi)標(biāo)法：使用內(nèi)標(biāo)法校準(zhǔn)，以校正樣品稀釋和沙發(fā)上采樣等誤差。統(tǒng)計(jì)處理：對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，如回歸分析、方差分析等，以確定元素之間的相關(guān)性及其環(huán)境影響。通過(guò)上述技術(shù)，大氣顆粒物的元素分析可以提供詳細(xì)的化學(xué)成分信息，為環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染源解析和大氣化學(xué)過(guò)程研究提供重要的數(shù)據(jù)支持。4.1.1原子吸收光譜法原子吸收光譜法是一種用于測(cè)量大氣顆粒物中金屬和類金屬元素濃度的技術(shù)。該方法基于光的吸收原理，利用特定元素的原子或分子對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收特性來(lái)定量分析不同元素。原子吸收光譜法的基本原理是：當(dāng)被測(cè)元素的光束通過(guò)原子化系統(tǒng)時(shí)，若光的波長(zhǎng)與被測(cè)元素產(chǎn)生的共振線波長(zhǎng)相同，則被測(cè)元素對(duì)該波長(zhǎng)的光吸收產(chǎn)生一個(gè)特征吸收峰，通過(guò)測(cè)量光的透射率或吸收度，進(jìn)而計(jì)算出元素濃度。主要步驟包括：樣品制備：將大氣顆粒物樣品收集在濾膜或者其他捕集介質(zhì)上，然后將捕集介質(zhì)中的顆粒物溶解或消解成待測(cè)溶液。原子化：通常使用火焰原子化法或石墨爐原子化法使樣品中的元素原子化。吸收測(cè)量：通過(guò)光譜儀測(cè)量特定元素的原子化產(chǎn)物對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收強(qiáng)度。數(shù)據(jù)處理：通過(guò)比較標(biāo)準(zhǔn)溶液系列中的吸收值與樣品溶液的吸收值，求出未知樣品中元素的濃度。應(yīng)用實(shí)例包括但不限于以下幾個(gè)方面：技術(shù)特點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域高靈敏度低濃度重金屬元素檢測(cè)選擇性好多元素同時(shí)測(cè)定線性范圍廣工業(yè)排放監(jiān)測(cè)手持式設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)快速監(jiān)測(cè)示例表格元素標(biāo)準(zhǔn)溶液線性范圍(μg/L)檢出限(μg/L)測(cè)量時(shí)間Ca0.1-100.023分鐘Pb0.1-50.014分鐘Cu0.1-20.0153分鐘該方法具有高靈敏性和良好的重現(xiàn)性，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)，賀晨陽(yáng)課題組曾采用原子吸收光譜法對(duì)山東臨朐新泰部分的課時(shí)雨樣品進(jìn)行分析，成功地測(cè)定了顆粒物中的多種金屬元素含量，并為今后的相關(guān)研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。應(yīng)用過(guò)程中需注意以下幾點(diǎn)：樣品制備：樣品收集后需盡可能避免污染，保證消解過(guò)程中的元素的完全揮發(fā)。原子化條件：需要優(yōu)化火焰性質(zhì)或石墨爐溫譜等條件保證元素的最大原子化效率。光譜干擾抑制：需使用合適的光譜背景校正方法或火焰噴霧器改善光譜信號(hào)質(zhì)量。4.1.2火焰光譜法火焰光譜法（FlameSpectrometry）是一種基于物質(zhì)在火焰中原子化并激發(fā)后，發(fā)射或吸收特定波長(zhǎng)的光譜線，通過(guò)測(cè)量光譜線的強(qiáng)度或相對(duì)強(qiáng)度來(lái)定量分析大氣顆粒物中特定元素含量的技術(shù)。該方法具有操作簡(jiǎn)單、成本較低、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)中。根據(jù)激發(fā)方式的不同，火焰光譜法主要分為火焰原子吸收光譜法（FAAS）和火焰發(fā)射光譜法（FLAS）。（1）火焰原子吸收光譜法（FAAS）火焰原子吸收光譜法（FAAS）利用空心陰極燈發(fā)射特定元素的特征基態(tài)原子光譜，將被測(cè)元素在火焰中原子化，測(cè)量基態(tài)原子對(duì)特征輻射的吸收強(qiáng)度，根據(jù)比爾-朗伯定律（Beer-LambertLaw）計(jì)算樣品中元素的濃度。其基本原理如下：原子化過(guò)程：將被測(cè)樣品溶液引入火焰中，通過(guò)高溫火焰將樣品中的待測(cè)元素轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子。譜線發(fā)射：空心陰極燈發(fā)射特定元素的特征基態(tài)原子光譜。吸收測(cè)量：基態(tài)原子對(duì)特征輻射的吸收強(qiáng)度與元素的濃度成正比。比爾-朗伯定律的表達(dá)式為：其中：A為吸光度。ε為摩爾吸光系數(shù)。c為待測(cè)元素的濃度。l為光程長(zhǎng)度。1.1儀器結(jié)構(gòu)典型的FAAS儀器主要包括以下部分：燃料供給系統(tǒng)：提供燃料氣體（如乙炔）。空氣供給系統(tǒng)：提供助燃?xì)怏w（如空氣）。burners（燃燒器）：將燃料和空氣混合并點(diǎn)燃，形成火焰。空心陰極燈：發(fā)射待測(cè)元素的特征光譜。單色器：分離待測(cè)元素的特征光譜，去除雜散光。檢測(cè)器：檢測(cè)吸收后的光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：處理檢測(cè)信號(hào)并計(jì)算濃度。1.2優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：選擇性高：由于采用空心陰極燈發(fā)射特征譜線，干擾較小。靈敏度較高：對(duì)許多金屬元素的最高靈敏度可達(dá)ppb級(jí)別。操作簡(jiǎn)單：儀器相對(duì)簡(jiǎn)單，操作方便。成本較低：設(shè)備成本和維護(hù)成本相對(duì)較低。缺點(diǎn)：原子化效率有限：某些元素的原子化效率較低，影響靈敏度。低溫火焰限制：某些元素在低溫火焰中原子化效率不高。易受干擾：高溫火焰中可能產(chǎn)生化學(xué)干擾和光譜干擾。（2）火焰發(fā)射光譜法（FLAS）火焰發(fā)射光譜法（FLAS）利用電感耦合等離子體（ICP）或火焰激發(fā)原子，使其從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)發(fā)射特征光譜，通過(guò)測(cè)量光譜線的強(qiáng)度來(lái)定量分析樣品中元素的濃度。與FAAS相比，F(xiàn)LAS具有更高的靈敏度和更寬的動(dòng)態(tài)范圍。2.1基本原理FLAS的基本原理是利用火焰（或ICP）激發(fā)原子，使其從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)發(fā)射特征光譜，通過(guò)測(cè)量光譜線的強(qiáng)度來(lái)定量分析樣品中元素的濃度。其過(guò)程主要包括：原子化：將樣品引入火焰中，原子化成基態(tài)原子。激發(fā)：基態(tài)原子在火焰中受到能量激發(fā)，躍遷到激發(fā)態(tài)。發(fā)射：激發(fā)態(tài)原子返回基態(tài)時(shí)發(fā)射特征光譜。測(cè)量：通過(guò)單色器選擇特定波長(zhǎng)的發(fā)射光譜，并測(cè)量其強(qiáng)度。2.2優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度更高：相比FAAS，F(xiàn)LAS具有更高的靈敏度和更寬的動(dòng)態(tài)范圍。干擾較小：火焰激發(fā)條件更穩(wěn)定，化學(xué)干擾較少。適用范圍廣：可用于多種元素的分析。缺點(diǎn)：儀器成本較高：相比FAAS，F(xiàn)LAS儀器成本較高。操作復(fù)雜：需要更復(fù)雜的操作和調(diào)諧過(guò)程。易受背景干擾：發(fā)射光譜中可能存在背景干擾，需要扣除背景信號(hào)。（3）應(yīng)用實(shí)例火焰光譜法在大氣顆粒物分析中具有廣泛的應(yīng)用，例如：重金屬檢測(cè)：測(cè)定顆粒物中的鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）等重金屬元素。微量元素分析：測(cè)定顆粒物中的鎂（Mg）、鈣（Ca）、鉀（K）等微量元素?？諝赓|(zhì)量監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大氣中顆粒物中的多種元素含量，評(píng)估空氣質(zhì)量。【表】總結(jié)了火焰光譜法的部分應(yīng)用實(shí)例：元素(Element)濃度范圍(ConcentrationRange)應(yīng)用(Application)Pb0.1-100ppb重金屬污染監(jiān)測(cè)Cd0.01-10ppb重金屬污染監(jiān)測(cè)As0.1-50ppb重金屬污染監(jiān)測(cè)Mg1-1000ppb微量元素分析Ca1-1000ppb微量元素分析K1-1000ppb微量元素分析（4）總結(jié)火焰光譜法作為一種經(jīng)典的元素定量分析方法，在大氣顆粒物分析中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用。FAAS和FLAS兩種技術(shù)各有優(yōu)劣，F(xiàn)AAS操作簡(jiǎn)單、成本較低，適用于常規(guī)監(jiān)測(cè)；FLAS靈敏度更高、適用范圍廣，適用于高精度分析。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體需求選擇合適的技術(shù)。未來(lái)的發(fā)展方向包括提高火焰原子化和激發(fā)效率、開(kāi)發(fā)更靈敏的檢測(cè)器、以及與色譜技術(shù)聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)顆粒物中元素和有機(jī)物的同步分析。4.1.3質(zhì)譜法質(zhì)譜法是一種重要的化學(xué)成分分析方法，廣泛應(yīng)用于大氣顆粒物的研究中。該方法通過(guò)測(cè)量大氣顆粒物中不同化學(xué)成分的離子質(zhì)量數(shù)來(lái)確定其成分和濃度。在大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)中，質(zhì)譜法的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對(duì)顆粒物化學(xué)成分的分析上。?質(zhì)譜法的基本原理質(zhì)譜法通過(guò)離子源將大氣顆粒物中的分子或原子轉(zhuǎn)化為離子，然后進(jìn)入質(zhì)量分析器，根據(jù)離子的質(zhì)量/電荷比進(jìn)行分離。最后通過(guò)檢測(cè)器對(duì)分離后的離子進(jìn)行檢測(cè)和計(jì)數(shù)，得到顆粒物的化學(xué)成分信息。?質(zhì)譜法在顆粒物分析中的應(yīng)用質(zhì)譜法可用于分析大氣顆粒物中的各種化學(xué)成分，如無(wú)機(jī)離子、有機(jī)化合物等。通過(guò)對(duì)這些成分的測(cè)量，可以了解顆粒物的來(lái)源、轉(zhuǎn)化和影響因素。此外質(zhì)譜法還可以用于分析大氣顆粒物中的金屬元素、含氧有機(jī)物等，為顆粒物對(duì)人體健康和環(huán)境的影響研究提供重要依據(jù)。?質(zhì)譜法的優(yōu)勢(shì)與局限性質(zhì)譜法的優(yōu)勢(shì)在于其高靈敏度和高分辨率，能夠準(zhǔn)確地測(cè)量大氣顆粒物中的化學(xué)成分。然而質(zhì)譜法也存在一定的局限性，如儀器價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜等。此外質(zhì)譜法在測(cè)量某些化合物時(shí)可能會(huì)受到干擾，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臉悠诽幚砗托Ｕ?質(zhì)譜法與其他方法的聯(lián)合應(yīng)用為了提高測(cè)量精度和可靠性，質(zhì)譜法常與其他分析方法聯(lián)合使用。例如，可以與光學(xué)特性測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)分析顆粒物的光學(xué)特性和化學(xué)成分，更全面地了解顆粒物的性質(zhì)和行為。此外還可以與遙感技術(shù)、模型模擬等方法相結(jié)合，為大氣顆粒物的研究提供更豐富的信息。表：質(zhì)譜法分析大氣顆粒物化學(xué)成分示例成分類型示例化合物應(yīng)用領(lǐng)域無(wú)機(jī)離子SO42?、NO3?、NH4?等來(lái)源解析、空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)有機(jī)化合物多環(huán)芳烴、酮類、醛類等污染源排放、大氣光化學(xué)過(guò)程金屬元素鐵、銅、鋅等顆粒物對(duì)人體健康影響研究含氧有機(jī)物羧酸、酯類等顆粒物在大氣中的轉(zhuǎn)化過(guò)程研究公式：暫無(wú)與質(zhì)譜法直接相關(guān)的公式。?結(jié)論質(zhì)譜法在大氣顆粒物直接測(cè)量技術(shù)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，能夠提供顆粒物的化學(xué)成分信息。然而其在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些局限性和挑戰(zhàn)，需要與其他分析方法相結(jié)合，以提高測(cè)量精度和可靠性。未來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步和儀器的發(fā)展，質(zhì)譜法在大氣顆粒物研究中的應(yīng)用前景將更加廣闊。4.2有機(jī)化合物分析（1）質(zhì)譜技術(shù)質(zhì)譜技術(shù)是有機(jī)化合物分析中最為靈敏和準(zhǔn)確的方法之一，該技術(shù)通過(guò)將氣相中的待測(cè)分子離子化，并按照離子的質(zhì)荷比（m/z）進(jìn)行分離，最終實(shí)現(xiàn)定性和定量分析。分子類型質(zhì)譜類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)烷烴類CI-MS高靈敏度、高選擇性樣品制備復(fù)雜芳香烴類CI-MS高靈敏度、高選擇性樣品制備復(fù)雜醇類EI-MS高靈敏度、高通量熱解影響較大酮類EI-MS高靈敏度、高通量熱解影響較大（2）核磁共振技術(shù)核磁共振（NMR）技術(shù)是一種基于原子核磁性質(zhì)的分析方法，具有非破壞性、高通量和高準(zhǔn)確性的特點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)非破壞性分析時(shí)間長(zhǎng)高通量空間分辨率低高準(zhǔn)確度對(duì)樣品純度要求高（3）氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)結(jié)合了氣相色譜的分離能力和質(zhì)譜的定性和定量能力，廣泛應(yīng)用于大氣顆粒物中有機(jī)化合物的分析。步驟質(zhì)譜類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)色譜分離CI-MS分離效果好、分辨率高樣品用量大質(zhì)譜檢測(cè)EI-MS高靈敏度、高通量熱解影響較大（4）高效液相色譜法高效液相色譜法（HPLC）是一種基于液相色譜原理的分析方法，適用于分析顆粒物中的有機(jī)化合物。步驟優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)色譜分離高效液相色