气溶胶是由大气、固态或液态颗粒组成的混合相,主要包含六类气溶胶粒子如沙尘气溶胶、碳黑气溶胶和各种盐类气溶胶等。由于其独特的物理和化学特性,使得气溶胶在气象遥感、工农业、纳米技术和电子产业等领域中应用广泛。大气气溶胶是全球气候变化的重要参与者,也是如今日益严重的天气污染的推动者,不仅影响全球气候改变、大气辐射和地气能量平衡,也危害人类健康。浓度和粒径是表征气溶胶特点的两个重要参数,测量方法依测量原理各有不同,因此各国对于浓度和粒径测量的溯源也尚未达成统一。就浓度而言,国内外形成了通用的溯源链,国外计量机构如美国、日本等也开展了一部分研究,国内也建立了相应的计量标准,但对该体系的完整校准尚未研究;也尚未开展粒径的校准尤其粒径相关颗粒密度的测量。本文基于以上阐述,系统地对气溶胶颗粒浓度和粒径的测量进行了校准,浓度溯源分别包括气溶胶静电计浓度校准和实验条件优化、凝结核粒子计数器性能参数的检测和浓度计数的校准以及尘埃粒子计数器全粒径范围内计数效率的校准;粒径溯源主要针对颗粒密度的研究。首先,设计和搭建了气溶胶静电计(FCAE)的校准装置,将颗粒浓度溯源到标准电流。优化实验条件,如抗电磁和外界噪声的屏蔽箱、供电模式的选择和偏置电流的误差等。分别在高电流(≥20 fA)范围内和低电流(<20 fA)范围内设置多测试点,结果表明静电计响应值和标准电流一致性好,不确定度(k=2)优于2.7%。其次,在前一步基础上以校准的气溶胶静电计为基准,比对实验室凝结核粒子计数器(CPC),设置了高浓度和低浓度比对装置,结果表明在颗粒浓度为6~10000个/cm~3范围内,两种仪器的偏差低于6%。再次,在全粒径范围内对实验室两台尘埃粒子计数器(OPC)的计数效率进行校准,小粒径范围内2台尘埃粒子计数器的计数效率介于(96~106)%;大粒径范围内,2台尘埃粒子计数器的计数效率降低。最后,设计由法拉第杯和KEITHLEY万用表组成的自制可自校气溶胶静电计,分别在有无附加电流下与已校准的气溶胶静电计比对测量结果,结果表明其误差在7%之间,该仪器经进一步改进,用于仪器的检定。实验中用于检定气溶胶粒径分布的仪器为气溶胶粒径谱仪(SMPS),分别发生100~600nm的颗粒标准物质,检测其响应值;对于颗粒密度的测量,采用饱和NaCl溶液法测定F547和F556聚苯乙烯微球(PSL),两样品的密度分别在1.044~1.045g/cm~3和1.048~1.049 g/cm~3之间,误差小于0.001g/cm~3。本实验室还参加了欧盟组织的气溶胶静电计(FCAE)和凝结核粒子计数器(CPC)国际比对,在不同材料不同粒径的气溶胶样品的设置下,评估本实验室的FCAE和CPC对于颗粒浓度和电荷浓度的测量结果,英国国家物理实验室(NPL)和本实验室的FCAE和CPC仪器的校准结果均表明两者的检测效率误差在3%以内,证明本论文建立的校准方法准确可靠,同时也验证了实验室的测量能力。