主要对炭黑气溶胶在城市和背景地区的浓度、光学性质、尺度分布、溯源、稳态时间等物化特性的研究。该仪器可用于实时在线监测大气炭黑气溶胶质量浓度，通过对7波长光源不同吸收特性的分析进行污染物溯源研究、大气光学辐射传输的监测研究、紫外吸收的芳香族化合物监测、含碳物质的燃烧排放监测、内燃机燃烧排放监测等。例如，在农作物收割季节，炭黑气溶胶浓度的时空分布与秸秆焚烧具有较密切的关系，可以通过对炭黑气溶胶的监测预警秸秆焚烧的状况，为政府有关部门提供环保方面的决策依据，从而加大监管力度、完善治理措施。

炭黑气溶胶(black carbon，BC)是大气气溶胶的重要组成部分之一，来源于含碳物质不完全燃烧而排放出来的无定型碳质，它在可见到红外波段范围内对太阳辐射均有强烈的吸收，所以习惯上被称为炭黑气溶胶。由于炭黑气溶胶具有危害人体健康、降低能见度、影响气候效应、改变对流层及低平流层臭氧和光化学烟雾等特性，因此对炭黑气溶胶在城市和背景地区的浓度、光学性质、尺度分布、溯源、稳态时间等物化特性的研究，越来越受到各国科学家的重视，其测量分析方法也不断发展。烟(smoke)和煤烟(soot)与炭黑气溶胶研究有着紧密联系，是最早被认识到具有明显环境影响的污染物之一。在英国，关于煤烟的研究历史可以追溯到13世纪，19世纪50年代的伦敦烟雾事件促使人们开始对城市地区黑碳气溶胶质量浓度的测量工作。具体测量方法是使一定质量的空气通过滤纸，起初用肉眼观察估计，后改用光学反射计测量由于颗粒物沉积造成的滤纸颜色变化，利用标定曲线将结果转化为质量浓度，这种测量技术被称作“British smoke shade”，并被经济合作与开发组织(OECD)采纳且在许多城市推广。随着人们对炭黑气溶胶研究和认识的不断加深，炭黑气溶胶的测量分析方法主要分为热分解法、热光分析法、光声光谱法、滴定法、元素分析法、光学衰减法、光学遥感法等，最常用的方法是基于炭黑颗粒强吸光特性的光学衰减法测量技术。

炭黑气溶胶监测仪主要由光学系统、气体采样系统、自动机械控制系统、数据采集与处理系统组成（图1）。

图1 碳黑气溶胶分析仪

利用了炭黑气溶胶对可见到红外波段范围内的强吸光特性，以恒定的流速把样气抽进检测室，附着在透光均匀的石英纤维滤纸上，再以固定波长的光源照射，测量光线透过滤纸时所产生的衰减量。在有效范围内，光衰减量与单位面积石英滤纸上沉积的炭黑总质量有着线性关系，通过一定算法即可获得大气中炭黑气溶胶的质量浓度。仪器工作时，在抽气泵的驱动下，环境空气以恒定的流速连续地被抽入仪器的气体监测室，经滤纸过滤后，炭黑颗粒附着在透光均匀的石英纤维滤纸上。每隔一个时间周期，仪器开/关测量光源和参考光源各一次，分别测量透过滤纸的气溶胶采样区和参考区的光强。根据光强信号，计算每个测量周期的采样区的光学衰减增量，得到该测量周期内收集的炭黑颗粒质量，再除以这段时间的采样空气体积，即可以计算出采样空气流中的平均炭黑气溶胶浓度。该仪器可长期连续在线观测紫外、可见光和近红外七个波段（370～950纳米）的大气炭黑气溶胶，为大气环境监测研究提供了有效工具。

图2 碳黑气溶胶分析仪结构示意图