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碳质气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分,不仅能够对辐射强迫、能见度、环境质量产生重要的影响,也能进一步影响全球气候变化和人类的健康。本研究通过自主设计、搭建的新型串联差分迁移分析仪(Tandem Differential Mobility Analyzer,TDMA),同时结合统计分析和数值模拟,重点研究了碳质气溶胶中单乙醇胺(mono-ethanolamine,MEA)盐类气溶胶和黑碳气溶胶(Soot)的物理特性。通过对单乙醇胺盐类气溶胶在大气中的热稳定性、吸湿特性和黑碳气溶胶在附着其他有机物质后发生的形态变化、吸湿特性的改变进行了模拟研究,主要得到以下一些结论:为了能够从吸湿特性(Hygroscopicity)、热挥发特性(Volatility)和附着反应(Reaction)这三个方面对气溶胶粒子进行物理特性的研究分析,通过自主设计、搭建的新型吸湿性/挥发性/附着反应-串联差分电迁移率分析仪(Hygroscopicity/Volatility Reaction/TDMA,H/V/R-TDMA)对碳质气溶胶的物理性质进行研究。通过运用新型H/V/R-TDMA对单乙醇胺与大气中主要的有机酸(包括一元、二元和三元羧酸)和无机酸(硫酸)反应所得的代表性产物进行热力学特性的分析。本研究主要从单乙醇胺盐的合成、蒸发速率的测量和计算这类物质的热力学参数几方面着手,发现单乙醇胺盐类的热稳定性在很大程度上是由其所对应的酸所决定。然而,对于以气溶胶形式存在的有机酸的热稳定性,在很大程度上受到其所形成化合物的物理状态的影响。本研究还采用扩展气溶胶热力学模型(Extended Aerosol Thermodynamics Model,E-AIM)对单乙醇胺盐的吸湿特性进行了研究。对比实验数据和模型计算数据发现,由于对单乙醇胺盐的物理特性了解的较少,导致以上两种方法所得到的数据无法较好的进行拟合。结合所得到的饱和蒸汽压、蒸发焓和表面张力等数据能够较好地运用于研究由单乙醇胺形成气溶胶和灰霾的预报评估中,帮助分析以单乙醇胺作为二氧化碳捕集吸收液时可能带来的区域性空气质量变化及其对气候所造成的影响。同时,使用H/V/R-TDMA对碳质气溶胶中的黑碳气溶胶进行研究,通过对经过预处理的黑碳气溶胶进行附着模拟研究。选用一种氧化气溶胶物质(Oxidized Organic Aerosol,OOA)—三甘醇(tri-ethylene glycol,TEG)进行附着实验,观察并分析附着该物质后黑碳气溶胶形态结构和吸湿特性的变化。研究发现,亚纳米级别的附着层就能够显著改变黑碳气溶胶的形态结构。对于附着了三甘醇的黑碳气溶胶,其吸湿特性也有着显著的变化,在湿度较高的情况下能够进一步促进黑碳气溶胶发生形变。类似的,本研究还采用多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAH)对黑碳气溶胶进行附着实验。黑碳气溶胶由反向扩散型燃烧器制取,经过预处理后附着上两种不同多环芳烃。所得到的结果与三甘醇附着类似,就菲(phenanthrene,PHE)而言,亚纳米级的附着层就能显著改变黑碳气溶胶的形态结构。这种物质以过冷液态形式薄膜附着于黑碳气溶胶表面,类似于润滑剂的存在从而减少了发生形态结构重组所需要的力,从而促进了形态变化的发生。另外一种多环芳烃,蒽(anthracene,ANT)则以由于较高的熔点呈现固态,因此未能导致黑碳气溶胶发生显著的形态结构变化。通过上述的研究结果发现,少量的三甘醇、菲和蒽附着就能促使黑碳气溶胶发生形态结构的变化。