气溶胶光学与化学特性对于定量评估辐射气候环境效应以及深入理解新粒子的形成、生长和演化过程具有重要意义，其直接测量前沿科学技术理论研究及相关高技术装备的研制长期以来是世界各国关注的焦点。为此，中山大学韩永教授团队梳理了近20年来全球气溶胶光学和化学特性直接测量技术的发展进程并对其做细致的评论，涵盖的气溶胶光学特性参数包括吸收系数、散射系数、消光系数和单次散射反照率等关键参数。相关成果发表于《中国科学：地球科学》中英文版2025年第11期。

气溶胶辐射气候环境效应的不确定性，主要源于气溶胶光学性质的多样性及其强烈的时空变化，而这些性质又受化学成分、微物理特性的影响。不同类型的气溶胶对太阳辐射的散射、吸收能力差异显著，这根本上与化学组分的种类、比例及混合状态密切相关。此外，大气过程也进一步改变气溶胶的光学性质，增加了辐射影响评估的复杂性。因此，对气溶胶光学和化学性质的可靠观测无疑对深化气溶胶-辐射相互作用的理解、减少气候强迫估计中的不确定性具有重要的科学意义。过去20年来，气溶胶观测新技术快速发展，尚缺乏同时涵盖气溶胶光学和化学特性直接测量技术的综合评述，亟需对相关关键测量技术进行全面梳理。

中山大学大气科学学院博士研究生张玉容和韩永教授梳理了过去20年气溶胶光学特性和化学成分直接测量技术发展态势，总结了各类技术在实验室研发和外场观测中的优缺点及应用局限，并提出了技术改进和仪器发展的未来方向。

具体而言，气溶胶光学性质随相对湿度的变化，对气候强迫效应的精准计算至关重要。目前，集成加湿系统、开路光学系统及宽带光谱技术已展现出显著的商业应用价值(图1)，未来需进一步开发创新测量原理与技术方案，构建覆盖全面的大气光学参数测量体系。

图1 气溶胶光学特性测量技术概述 

在化学成分测量领域，质谱技术成效显著(图2)，但3~10 nm粒径区间粒子化学特征的定量分析仍是亟待突破的技术瓶颈。现有间接技术仅能提供定性信息，且存在两大局限：未实现从大气分子簇到微米级粒子的全粒径范围覆盖，缺乏对无机、有机、金属氧化物、黑碳等多组分的全面测量能力。建议通过开发创新仪器，提升直接测量技术的采集效率与粒径分辨范围，强化间接测量的化学分辨能力，并在重叠粒径区间开展直接与间接等不同技术的比对验证研究，以全面精准解析气溶胶化学组成。

图2 超细颗粒物(UFPs)实时化学成分测量技术概览

此外，地基与天基遥感技术及气候模型已被广泛应用于环境监测和气候预测领域，与高精度原位观测相结合，对于深入分析气溶胶特性、理解关键大气过程以及追溯污染源具有不可替代的重要意义。另，该论文的姊妹篇，即气溶胶物理特性直接测量技术的评论论文也已发表在Atmospheric Environment 2025年第344卷。这些直接测量技术的持续进步, 将为大气科学研究及相关探测仪器的发展提供有力支撑，并为我国气溶胶高技术测量装备的研制及科技进步提供有价值的参考信息。

了解详情，请阅读全文

中文版: 张玉容，韩永. 2025. 大气气溶胶直接测量技术：光学和化学特性评论. 中国科学: 地球科学, 55(11): 3590-3619

英文版: Zhang Y, Han Y. 2025. Direct measurement techniques for atmospheric aerosol: Optical and chemical properties review. Science China Earth Sciences, 68(11): 3454–3481, https://doi.org/10.1007/s11430-025-1681-y