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黑碳主要来源于化石燃料和生物质不完全燃烧。大气中广泛存在的黑碳，对空气质量和气候变化有重要影响。在大气中黑碳可与气体污染物发生非均相反应，从而引起黑碳性质变化，并进一步影响其气候和环境效应。同时，非均相反应也会影响气体污染物在大气中的转化。本论文考察了燃烧条件如燃氧比和燃料含硫对黑碳组成、形貌和亲水性等的影响，利用衰减全反射红外光谱、流动管反应装置和离子色谱研究了相对湿度(RH)和黑碳组成对SO2与黑碳非均相反应的影响、黑碳中有机碳(OC)和元素碳(EC)在O3与黑碳非均相反应中的作用以及NO2与黑碳中EC的反应。主要研究内容和结果如下: (1)在可控条件下，以正己烷为燃料制备了不同性质的黑碳样品，发现燃烧条件对黑碳性质具有重要影响。OC中不饱和物种含量随燃氧比增大而增多，EC中的缺陷位含量随燃氧比增大而增加。贫燃条件下，燃料含硫对黑碳性质有显著影响。贫燃黑碳中硫酸盐总量随燃料硫含量非线性增加，而表面硫酸盐含量随燃料硫含量线性增加。贫燃黑碳表面上的硫酸盐作为水吸附位点极大的增强了黑碳的吸湿性。高含硫量的燃料有利于炔烃生成，从而使贫燃黑碳初级粒径增大和聚集体数浓度增加。 (2)相对湿度显著影响SO2与黑碳的非均相反应。在RH为6％-68％范围内，吸附水增加促进了SO2在黑碳上的吸附和硫酸盐生成;当RH高于80％时，过量水则抑制SO2的吸附和硫酸盐的生成。燃烧条件决定的黑碳表面组成在SO2与黑碳非均相反应中发挥了重要作用，并与相对湿度密切相关。黑碳表面吸附的适量水和SO2有利于硫酸盐生成。在低RH(6％)条件下，高燃氧比条件下(0.162)制备的黑碳，由于可吸附SO2的芳香C-H基团含量较高，具有较大的SO2摄取容量;而在高RH(54％)条件下，低燃氧比条件下(0.134)制备的黑碳表面具有适量的C=O基团和芳香C-H基团，产生适量SO2和水的吸附，从而使SO2向硫酸盐转化活性最高。高燃氧比条件下(0.162)制备的黑碳经O3老化后，芳香C-H基团减少并伴随C=O官能团增加，导致其SO2反应活性增强;而低燃氧比条件下(0.134)制备的黑碳经O3老化后SO2反应活性降低。 (3)O3在黑碳上的反应活性与燃烧条件密切相关。随着燃氧比增大，O3在黑碳上的初始摄取系数增加，并随OC中的不饱和物种量线性增加。同时，O3在EC上的初始摄取系数随EC的燃氧比增大而增加，并随EC中缺陷位含量线性增加。由此表明，燃烧条件决定黑碳中OC的组成和EC的结构，并会影响黑碳与O3的非均相反应活性。 (4)燃烧条件决定的EC微观结构对NO2在黑碳表面非均相反应具有重要影响。NO2在EC上的摄取系数和HONO产率随燃氧比增大而增加，并与EC中缺陷位的含量线性相关。由此表明，EC中的缺陷位是NO2反应与HONO产生的活性位点。经O3室温老化和O2在300℃氧化后，NO2在EC上的摄取系数和HONO产率显著降低。然而，经O2氧化后的EC上NO产率显著增加。O2氧化后EC上产生的醌型C=O可将NO2还原为NO。