基于腔衰荡光谱技术(CRDS)对大气总活性氮氧化物(NOy)的实时测量

作者：吴盛阳; 胡仁志^*; 谢品华; 李治艳; 刘小燕; 林川; 陈浩; 王凤阳; 王怡慧; 靳华伟

来源：光谱学与光谱分析, 2020, 40(06): 1661-1667.

• 腔衰荡光谱
• 热解
• NO2
• NOy
• 催化转化化学发光法

氮氧化物是大气中一种重要的痕量气体,影响大气的氧化性,危害人和动物的生理健康、导致光化学烟雾、灰霾、酸沉降等环境问题。近年来随着我国经济的迅速发展,能源消耗量的不断增加,氮氧化物的排放量居高不下,因此研究氮氧化物在大气中的含量及其化学性质具有非常重要的意义。氮氧化物(NOx)的探测方式非常多样,但总活性氮氧化物(NOy)的测量方式一直以来以催化转化化学发光法(CL)为主,本文介绍了一种热解双通道腔衰荡光谱技术(TD-CRDS)同步测量大气中NO2和NOy浓度的方法。优化了热解装置的性妮,确定了NO2的有效吸收截面,分析了系统可能存在的干扰(H2O、乙二醛、 NH3、 N2O等),探讨了系统的探测限(NO2腔:8.72×108 molecules·cm-3; NOy腔:9.71×108 molecules·cm-3)及误差(NO2的测量误差:5%, NOy的测量误差:12%)。另外,为了验证系统的性能,将CRDS与长光程差分吸收光谱(LP-DOAS)同步测量了环境气体NO2浓度,相关性系数r为0.960;与Model 42i-NOy分析仪开展环境大气NOy的对比测量,相关性系数r为0.968,均具有较好的一致性。在合肥科学岛综合楼顶楼开展了为期一周的外场观测,测量期间NO2和NOy的平均浓度分别为0.411×1012和0.773×1012 molecules·cm-3,通过平均日变化图发现NO2与NOy浓度具有相似的变化趋势,一般于10:00开始下降, 15:00达到最低值。CRDS技术因其高灵敏度、高时间分辨率已成为一种新型简便地测量环境大气中总活性氮氧化物的方法。

• 单位
  中国科学技术大学; 中国科学院; 中国科学院，安徽光学精密机械研究所; 中国科学院安徽光学精密机械研究所; 安徽大学; 安徽医科大学