题目：生物质燃烧排放有机碳吸光特性研究

有机碳是大气气溶胶中的主要组成部分，在近紫外和中可见光谱区有较强的吸光性能。由此带来的大气辐射强迫变化和气候效应近年来受到人们的广泛关注。我国被认为是全球碳质气溶胶的排放大国，而有关源排放有机碳的吸光特性方面的研究尚不多见。针对这种情况，本论文以我国最主要的有机碳一次排放源-民用生物质燃烧排放为研究对象，通过在实验室模拟生物质燃烧的闷烧阶段，并结合在线和离线手段分析过程中产生的有机碳的吸光性质和理化特征，进一步提取离线样品的有机组分进行研究。获取有机碳吸光特性的关键特征参数，定量解析有机碳气溶胶的辐射效应；并且通过对不同温度以及不同燃料的样品对比分析，辨析了影响吸光特性的关键因素和决定性官能团。为定性和定量解析有机碳的吸光特性、控制有机碳产生的辐射强迫和气候效应提供了数据支持和科学依据。

实验研究了新型压缩生物质包括：秸秆小颗粒、木质小颗粒、秸秆块。天然生物质包括：玉米杆，棉花杆，麦秆，水稻杆。研究了七种燃料的有机碳排放规律。发现了生物质处于闷烧状态（N2氛围）时，排放出的颗粒物绝大部分是有机碳颗粒；升高温度会带来高浓度排放，高温带来的能量使得更多的有机物挥发，形成颗粒物。混合燃烧（空气氛围）由于有机颗粒物被氧化，产生了分子量更大的物质，比相同条件下的闷烧有更多大质量的颗粒物排放。

首先对不同温度产生的有机碳排放特征进行了研究，发现随着温度的升高，排放浓度变大，四种燃料的排放浓度大小为：小麦杆>棉花杆>玉米杆>水稻杆，排放出有机物中VOC含量的大小为：小麦杆>玉米杆>棉花杆>水稻杆。水溶性物质占总OC的70%以上。

对采样膜和提取液进行吸收埃斯特朗指数（AAE）分析之后发现，膜透射得到的结果，棉花杆、玉米杆、水稻杆、小麦杆的平均AAE值为：4.92、5.27、6、6.09，代表着不同的光谱依赖性，随着温度升高，AAE值下降。膜上有机物的沉积量会对AAE产生影响，沉积量越多，光谱依赖性越差，AAE值越小。水溶性有机物有更高的AAE值。

分析膜透射和提取液的质量吸收效率后发现不同方法得到的参数存在差异，膜透射得到的低温样品的质量吸收效率高于溶液提取得到的质量吸收效率，一部分燃料产生的有机物吸光特性与温度相关，一部分燃料对温度的变化并不敏感，这取决于燃料本身的性质。结合质量吸收效率和颗粒物密度，得到了不同波长下的复折射指数虚部k，作为评估颗粒物气候效应的重要参数。

通过对红外光谱（FTIR）和核磁共振（NMR）的谱图做积分后发现在热解温度上升的过程中，脂肪烃类物质占的比例在下降，芳香类物质和大分子物质的比例在上升。

结合光学特性随温度的变化规律，得知，从整体来看：小分子类物质、烃类物质、水溶性物质的光谱依赖性强于大分子类物质和芳香环物质、非水溶性物质。而质量吸收效率却是小分子类物质、烃类物质、水溶性物质小于大分子类物质和芳香环物质、非水溶性物质。

生物质燃烧产生的有机碳质量吸收效率受非水溶性物质影响更大，光谱依赖性受水溶性物质更大。高温产生的非水溶性非极性物质比非水溶性极性物质的质量吸收效率更大，低温时非水溶性极性物质的质量吸收效率更高。