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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着我国城市化和工业化进程的加快，自然环境愈发恶劣。气溶胶对气候变化、大气能见度及人类健康有着重要影响，是大气环境中的一种组成复杂，危害较大的污染物。它是指悬浮于大气中且直径在0.01~100μm的体微粒和液体微粒。实际大气中的气溶胶粒子通常是由多种组分的粒子混合形成的，是均匀分散于大气中的固体微粒和液体微粒所构成的稳定混合体系。其中，粒径小于等于2.5μm的可吸入颗粒物pm_2.5对环境的污染尤为突出，大量矿物尘、有机物、无机盐等气溶胶粒子悬浮在空气中，使得空气浑浊，大气能见度降低，严重危害着生态环境及人类健康。

大气气溶胶具有吸湿性，且气溶胶粒子与水汽相互作用时，大气气溶胶会随着空气相对湿度（rh）发生潮解、风化，造成单个气溶胶颗粒的粒径、质量、密度、折射指数等微物理参数发生变化，并引起气溶胶粒子群宏观上的物理、化学、光学性质发生变化。因此研究气溶胶的吸湿增长机制及其对光学性质的影响是必要的。根据气溶胶的吸湿特性，可将其分为亲水性（吸湿性）气溶胶和疏水性（非吸湿性）气溶胶。亲水性气溶胶大部分为硝酸盐、硫酸盐、铵盐、海盐等无机成份及部分吸湿性有机物，而疏水性的气溶胶主要为碳黑及部分有机物。本文将针对亲水性气溶胶进行吸湿增长机制与光学性质的研究。

当气溶胶粒子达到潮解点之前粒子没有明显的吸湿增长。当空气相对湿度（rh）超过潮解点时，气溶胶中的水分含量占据细粒子质量的一半以上，此时，相对湿度就成了控制气溶胶特性的一个主导因素。当干粒子吸湿后，其粒径会发生明显增长，根据米氏（mie）散射理论，颗粒物的辐射特性参数（如单次散射反照率、后向散射比、不对称因子等）会发生变化，对大气能见度及大气辐射强迫有重要影响。同时，气溶胶沉积到人体呼吸道中会诱发肺炎、肺癌等各种疾病，而气溶胶的吸湿增长对颗粒物在人体呼吸道中的沉降位置与沉降量有关，因此气溶胶的吸湿增长机制与人类健康密切相关。此外，大量的气溶胶粒子还会产生雾霾天气。近些年来，在中国的京津冀、珠三角和长三角等区域，灰霾天数呈现出上升趋势。大气气溶胶会造成光在传播方向上的衰减，产生消光作用，包括气溶胶对光的散射和吸收，引起大气能见度的降低。因此，深入研究气溶胶的吸湿增长机制及其对光学性质的影响对改善生态环境、造福人类具有重大意义。

2. 研究的基本内容

1．基于离散偶极子近似法，能够通过matlab程序计算非球形粒子的散射系数、吸收系数及消光系数。

2.基于气溶胶消光系数的计算程序，给出亲水性气溶胶的平均消光系数与相对湿度的关系，并且分析图表得出结论。

3.分析亲水性气溶胶平均消光系数与入射光波长的关系。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：

掌握气溶胶消光系数的公式，并利用matlab程序计算基于离散偶极子近似法情况下的的亲水性非球形气溶胶粒子单体及团聚体的消光系数受相对湿度的影响。

进度：

4. 参考文献

1.沈雷,顾芳,张加宏，刘毅.相对湿度对大气气溶胶消光系数的影响[j].光散射学报, 2017,29 (3) : 251-256.

2.徐博，黄印博，范承玉，乔春红.吸湿性均匀混合气溶胶粒子等效吸收系数计算分析[j]. 光学学报，2013，33（1）: 1-6.

3. 田平. 北京城区夏季大气气溶胶亲水性特征研究[a]. 中国颗粒学会气溶胶专业委员会.十一届全国气溶胶会议暨第十届海峡两岸气溶胶技术研讨会摘要集[c]. 中国颗粒学会气溶胶专业委员会:中国颗粒学会气溶胶专业委员会, 2013: 1.