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含碳颗粒物(包括有机碳(OC)和元素碳(EC))是大气颗粒物的重要组成部分，其在大气细粒子中所占比重较大。含碳颗粒物对全球气候、大气能见度以及人类健康等都具有重要影响。我国的含碳颗粒物污染严重，污染特征复杂。因此，现阶段研制具有自主知识产权的含碳颗粒物分析仪，对于掌握我国的含碳颗粒物污染状况，为国家的环保决策以及相关学科的发展提供数据支持方面具有重大意义。本论文开展了基于热光法原理的含碳颗粒物测量方法研究，对热光法原理、大气OC/EC在线分析仪的研制以及影响分析仪性能的关键技术问题进行了深入的探讨，主要包括以下几个方面：
介绍了热光法含碳颗粒物测量原理，分析了升温程序的影响；介绍了大气颗粒物溏膜过滤原理、粒径切割原理和采样流量控制原理；介绍了NDIR CO2检测器的工作原理，并分析了检测器的参数对分析仪性能的影响。以此为基础，提出大气OC/EC在线分析仪的技术路线。
研制了基于热光法原理的大气OC/EC在线分析仪。通过设计一体化的耐高温分析内炉及温度控制系统，实现样品的高温分解及氧化；通过设计精巧的阀控网络，实现分析仪采样、分析、内标阶段的自动切换；通过设计基于模拟PD控制器的流量控制系统确保载气流量的稳定性；通过设计基于电源调制的高精度激光检测系统，实现对滤膜上样品热解、氧化全过程的监测；通过设计基于AVR单片机的控制电路及其上的嵌入式控制软件，实现实时数据采集和存储、分析过程控制、人机交互，和上位机通讯等功能。通过上位机软件进行数据采集和分析，计算出样品中OC和EC质量浓度值。结合内标、外标法进行系统定量。性能测试的结果表明该仪器的精密度<1.5％，最低检测限为0.37μgC/m3。
深入研究了OC和EC分割点的选取问题和谱图数据处理方法问题。对快速升温过程中滤膜透光率的温度效应进行补偿，消除了该因素对OC和EC分割点判断的影响；建立了滤膜的激光透射反射模型，并设计了热光透射和反射实验系统，分析了透射和反射测量结果存在差异的原因。使用“SG方法”对峰形进行平滑滤波，并使用“高阶导数法”结合“面积重现法”对谱图进行分区、识别和解析，实现了无人干预情况下快速准确的解析色谱曲线，进而准确定量。
将设计的大气OC/EC在线分析仪应用于2010年广州亚运会空气质量观测实验中，结合该地区同期气象数据对鹤山地区PM10、PM2.5以及PM2.5中OC和EC的污染特征进行了分析。此次观测实验结果对于鹤山地区含碳颗粒物的防控具有重要参考价值，并验证了仪器的稳定性、可靠性以及准确性。
以上研究对于含碳颗粒物测量方法的改进具有重要参考价值，为大气OC/EC在线分析仪的国产化奠定了技术基础，将在我国含碳颗粒物防控中发挥重要作用。