棕色碳（BrC）是近十年来新出现的一类在近紫外和可见光区吸收光辐射的有机碳,不仅对大气造成辐射强迫,更是对大气光化学反应速率有着重要作用。BrC的出现打破了将碳质气溶胶分为强吸光作用的黑碳（BC）和无吸光作用的有机碳这两种组分的固有概念,为气候模型、传输模型和排放清单的评估引入了更多的不确定。大气BrC受不同来源、大气过程、形成机制等影响,因此对光学性质和化学成分之间关系的理解是有限的,目前已成为研究的热点之一。生物质燃烧、煤燃烧和机动车尾气是已知的大气BrC最重要的排放源。研究不同源排放BrC的光学性质、化学结构和分子组成对评估其在大气中的演化和来源是非常重要的。基于此,本文分四部分内容逐步讨论了溶解性BrC在典型源中的特征,进一步应用到大气气溶胶中BrC的源解析中。本文第一部分主要从源排放着手,应用紫外可见吸收光谱、激发-发射矩阵荧光光谱（EEM）和傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）分析了模拟中南半岛生物质燃烧实验,和居民煤燃烧以及机动车排放（包括隧道气溶胶和机动车尾气颗粒物）气溶胶颗粒物中水溶性有机碳（WSOC）和甲醇溶的有机碳（MSOC）。结果表明,生物质和煤燃烧初级排放的气溶胶中WSOC具有很强的吸光能力,但总体上尚低于其MSOC的吸光能力。EEM荧光光谱与平行因子（Parallel factor,PARAFAC）分析结合在WSOC中确定了两种类腐殖质（Humic-like substances,HULIS;P1和P6）,三种类蛋白质（Protein-like substances,PLOM;P2,P3和P5）和一种未定义的成分（P4）,且受不同类型的排放源影响。例如,HULIS在隧道气溶胶样品中含量丰富;生物质燃烧气溶胶中P2含量较高;煤燃烧气溶胶和机动车排放中P4含量较高;初级机动车尾气颗粒物中P5含量较高。MSOC中观察到类似的现象。FT-ICR MS结果表明,WSOC包含的化合物主要位于质荷比200?400范围内而MSOC主要位于质荷比350?600范围内（除了煤燃烧样品）。CHO和CHON化合物是研究的气溶胶样品中的主要成分。但是,煤燃烧和隧道气溶胶样品中WSOC的含S化合物比生物质燃烧气溶胶和初级机动车尾气颗粒物中的含量更高。范式图（van Krevelen）显示了煤燃烧样品中的化合物具有更高的不饱和度和较低的氧化水平,以及较高的芳烃含量。维恩图（venn diagram）确定的独立分子化合物在范式图中表现出特定的化学特征,这可能是导致不同源具有不同荧光特征的原因。光学性质与化学结构之间的关系表明,在源样品中,吸光能力与化合物的不饱和度和分子质量成正比。我们的研究阐明了不同排放源的吸收光的BrC和分子组成特征,为基于EEM和基于分子特征对大气气溶胶中生色团进行分类和来源解析打下了基础。HULIS是BrC的重要成分。本论文第二部分基于中南半岛生物质燃烧实验,计算了HULIS的排放因子和光学性质,进一步评估了HULIS在东南亚地区的排放通量。紫外可见吸收光谱分析结果表明,水溶性HULIS具有很强的光吸收,受燃烧条件影响。HULIS占WSOC在365nm处光吸收的85±10%,表明HULIS是WSOC的主要吸光成分。通过碳平衡公式计算HULIS的排放因子（emission factors,EFs）为2.3±2.1 g kg^-1 fuel。四种植被亚型燃烧可产生不同量的HULIS,表明使用单一的EFs代表所有类型的热带植物燃烧估算区域HULIS排放量,会产生更大的不确定性。通过计算的HULIS的EFs、东南亚地区生物质燃烧面积、地面生物质密度和燃烧效率估算的2016年东南亚地区HULIS的年排放总量为223 Gg,不确定度为30%。柬埔寨的排放量最高,全年总计93 Gg,其次是缅甸（79 Gg）和泰国（32 Gg）。季节分布表明,东南亚1月至4月的排放量占了HULIS全年排放总量的99%。HULIS在生物质燃烧过程中大量排放和强光吸收特征,表明其可能对区域辐射预算和气候变化产生重要影响。东南亚地区生物质燃烧产生的BrC可能影响区域大气辐射强迫。为了进一步了解该地区生物质燃烧对大气BrC的影响,本文第三部分选取泰国曼谷开展研究,利用EEM荧光光谱和紫外可见吸收光谱分析了2016年气溶胶中的水溶性BrC和甲醇溶的BrC。该地区BrC光吸收能力强,尤其在近紫外光区,其吸光高于BC的光吸收。光吸收系数（Abs）和分子指示物之间的关系表明,在雨季（6?10月）,BrC主要与化石燃料燃烧有关,在其它季节主要与生物质燃烧有关。生物质燃烧活动与BrC的吸光强弱有紧密关联,可能是吸光能力增强的主要因素。通过PARAFAC结合源荧光光谱分解了曼谷气溶胶中的荧光基团。大气气溶胶和排放源样品呈现显著不同的荧光特征。通过排放源样品的荧光特征,能够帮助理解大气气溶胶中荧光基团的特征。荧光指数分析表明这些溶解性荧光有机质具有较低的腐殖化,是陆源和微生物有机质的混合物。水溶和甲醇溶的BrC的光吸收系数主要和发射波长较长的发色团有关,这些基团通常存在更高的共轭系统。综上所述,一方面说明生物质燃烧对大气BrC具有重要影响,可能引致曼谷气溶胶中BrC吸光能力的增强,同时排放源样品的荧光特征可能并不适宜直接用于对BrC中发色团进行源解析,因为大气过程会改变荧光基团的化学结构;另一方面BrC的光吸收主要归因于一类有限的强发色团。大气BrC成分复杂且来源广泛,对其进行分类识别有助于阐明其时空分布规律。本文第四部分介绍了一种快速对大气BrC进行识别和分类的方法。本实验结合EEM-PARAFAC方法、主成分分析（PCA）以及稳定碳同位素、FT-ICR MS分析了中国五个区域重点城市的城市点和背景点PM_2.5中WSOC的荧光、来源和分子特征。应用EEM-PARAFAC-PCA方法,实现了不同地区BrC的识别归类。北京地区被分在一组,主要和含N化合物和芳环结构的HULIS或类富里酸有关;兰州地区、武汉背景点和成都城市点被分在一组,与共轭程度较低的HULIS或类富里酸或类蛋白质有关;而武汉城区点和上海城区点被分在一组。稳定碳同位素分析结果进一步支持了上述归类。北京地区PM_2.5中WSOC主要和煤和液态化石燃料有关;兰州地区、武汉地区和成都地区主要和C3植物和液态化石燃料有关;上海地区可能受到海洋气溶胶影响。FT-ICR MS分析结果表明,成都、上海和武汉地区城市点和背景点的差异可能源于分子组成类型的不同。