珠三角地区大气中HCHO、O3、NO2的监测与分析

利用长程差分吸收光谱技术于2008年10月15日至11月19日对珠三角地区江门市大气中的HCHO、O3、NO2等污染物进行了实时监测,结合气象数据,分析了江门地区主要污染物HCHO、O3、NO2的日变化特征;同时,对江门市的主要污染来源进行了分析。对比了HCHO和其他各类污染物浓度数据的相关性分析及变化趋势对比,结果表明江门地区的HCHO主要来源于二次污染。利用多元线性回归分析,进一步证明了该结论。     

北京市大气SO2、NO2和O3的激光雷达监测实验

目前监测网中大部分SO2、NO2和O3监测设备为地基点式仪器.该种设备不能获得大气SO2、NO2和O3的空间分布信息.SO2、NO2和O3的空间分布数据在习惯上一般是通过球载探测仪来获取.但通过球载仪获得的数据时间和空间分辨率都较差.中科院安徽光机所已开发研制完成了车载测污激光雷达系统.该系统能进行大气SO2、NO2和O3进行三维空间扫描测量.利用该系统2001年12月27日至2002年1月27日期间于北京市进行了大气SO2、NO2和O3的监测实验,首次给出了北京市近地面层大气SO2、NO2和O3的激光雷达测量数据.测量数据与地面仪器的监测数据进行了比较,结果表明车载测污激光雷达系统的测量数据是合理可靠的.     

差分光学吸收光谱(DOAS)技术在烟气监测中的应用研究

本文将差分光学吸收光谱(Differential Optical Absorption Spectroscoy,DOAS)技术中的浓度反演方法运用到烟气中NO、NO2、NH3和SO2的监测.利用它们在200～250 nm附近具有不同强度吸收的特性,测量烟气的吸收光谱,用DOAS方法反演出NO、NO2、NH3和SO2分子的浓度,这种方法消除了烟气中烟尘、水汽和其它成分的影响,使在线实时测量成为可能,在实验室内对不同气体分子浓度样气进行了测量和浓度反演,经过现场对比测量证明这种方法是正确的.     

基于QE65000光谱仪和DOAS的大气痕量气体浓度测量

针对QE65000光谱仪低噪声、紫外灵敏度高且尺寸小和重量轻等特点,开发了基于QE65000的差分吸收光谱(DOAS)遥测系统。首先研究了QE65000光谱仪探测器的偏置、暗电流以及暗电流与积分时间的关系,然后利用汞灯标定了光谱仪的波段范围和分辨率,并构建了基于QE65000的DOAS遥测实验装置,给出利用此系统测量的大气痕量气体吸收光谱和氙灯吸收谱,基于差分原理反演了大气中痕量气体的浓度,并给出测量误差和遥测系统探测低限。研究结果表明QE65000光谱仪应用于差分系统,为实现DOAS系统的小型化、便携化提供了可能。     

奥运期间北京SO2、NO2、O3以及PM10污染水平及变化特征分析

结合遥感所、云岗镇、燕山石化及首都机场4个站点2008年6月至9月期间SO2、NO2、O3以及PM10的监测结果,对北京奥运期间主要污染物浓度水平和变化特征进行分析.PM10为北京市的主要污染物,各时段市区站点PM10均明显高于市郊站点,城郊差异从7月1日至7月19日以及7月20日至8月24日时段的50%减少至8月8日至8月24日以及9月6日至9月17日时段的25%左右.城郊各阶段PM10日变化的差异主要表现在凌晨至11:00前后的时段.一次污染物SO2和NO2均达到国家大气环境质量二级标准,随着减排措施的实施,降幅均超过14%.从日变化曲线来看,各站点NO2基本呈双峰型特征,SO2在燕山石化和云岗镇站点表现出双峰态.O3作为光化学烟雾的指示剂,各站点O3呈现出白天高、夜晚低的日变化特征.云岗镇和燕山石化的O3日变化表现出明显的双峰型.4个站点O3在实施减排措施的初始阶段呈现出升高的趋势, 7月20日后的统计数据表明后期O3浓度持续下降,平均日变化最大值和最小值的比值减小.各个污染物浓度在8月8日至8月24日时段下降最为显著.相比于7月1日至7月19日减排措施实施的起始阶段,各站点在7月20日至8月24日奥运期间SO2、NO2、O3和PM10降低幅度分别为14%～33%,15%～61%,2.5%～14%和10%～12%.     

长光程差分吸收光谱法测量大气SO2浓度研究

差分吸收光谱技术测量空气中痕量气体浓度时,结果准确性受标准差分吸收截面和仪器函数影响.为此,提出采用多种浓度样气计算差分吸收截面的方法,将测得的差分吸收截面应用于实验室SO2样气的测量,得到SO2气体浓度相对误差为1.67％;现场测量大气中SO2气体浓度最大值为66.73ppb,最小值为12.49ppb,日平均浓度为28.2ppb,符合当地实际.实验表明,该方法能够准确测量大气中SO2气体浓度.     

激光雷达观测淮南大气SO2和NO2浓度廓线实例分析

为了初步探究淮南地区大气SO₂及NO₂的不同时空分布特征,采用自研的差分吸收激光雷达系统测得某地（淮南地区）部分月份大气SO₂及NO₂气体浓度分布廓线,并选取其中典型实例从气体水平浓度日变化、垂直浓度变化以及水平浓度月变化3个方面分析了SO₂及NO₂分布特点。结果表明,同一天夜晚时刻,SO₂及NO₂气体浓度大于下午时刻的气体浓度;SO₂及NO₂气体垂直浓度随高度增加呈递减趋势;SO₂及NO₂气体水平浓度月变化变现为冬季月份气体浓度最大,夏季月份气体浓度最小,春、秋季月份次之。SO₂及NO₂浓度变化特征是人群活动和气象条件变化共同作用的结果。     

夏季城市大气中O3和NO2的观测研究

利用差分吸收光谱(DOAS)技术于2007年夏季对北京市朝阳区大气重要污染物O3和NO2进行了实时监测.分析了O3、NO2浓度的日变化规律,O3呈现明显的日变化趋势,日间因光化学作用浓度高,且在午后出现最大值;夜间浓度低,日出前出现最低值.NO2表现出与O3相反的变化趋势,白天因光解浓度较低;夜间因交通排放和NO2浓度积累达到峰值.观测结果与传统点式仪器进行了比较,对比结果显示两种方法有着很好的一致性.通过敏感性分析计算,表明O3光化学生成处于挥发性有机化合物(VOCs)敏感.     

基于DOAS技术的SO2浓度分析仪研究

为了实时监测工业烟气中SO2的排放,设计了一种基于差分吸收光谱技术的SO2浓度分析系统。该系统采用差分吸收光谱技术原理,在深入研究差分吸收光谱数据处理方法的基础上,在实验室状态下获取了与仪器分辨率相匹配的SO2标准吸收截面,采用光路反射设计和透紫石英镜片,改进了气体池结构。结果表明,该系统的实时测量浓度值与标准浓度值有较好的一致性,能够满足对SO2气体排放的高精度实时监测要求。     

差分吸收光谱技术在气溶胶监测领域的应用研究

介绍了差分吸收光谱(DOAS)技术在气溶胶监测领域的应用.在研究、分析国外学者的研究基础上,提出采用单光路法并结合大气在550 nm处的能见度校准的方法测量气溶胶消光系数的研究计划.通过实验验证,该方法成功解析出大气气溶胶消光系数.     

基于非线性标准差模型的差分光学吸收光谱技术烟气浓度测量

采用差分光学吸收光 谱(DOAS)技术测量烟气时,需采用非线性补偿方法来提高测量精度。本文基于自行研制的DO AS技术烟气测量系统,对SO₂和NO标准气体进行了单一气体的建模实验,提出了利用 差分光学密度标准差和气体浓度之间关系的非线性模型预测烟气浓度的方法,并以此测量 了SO₂和NO单一组分及混合气体的浓度,将实验结果与传统最小二乘法的反演浓度进行 了对比。结果显示,测量单一气体时,得到的两种气体非线性模型的判定系数 R²分别为 0.999和0.999,SO₂的满量程误差为±0.7％,最大误差为 2.6%和2.8%,明显优于最小 二乘法反演最大误差－16.1%和－19.9%;测量混合气体时,最大误差 由传统方法的－24.6%和－28.1%减小至－4.8%和5.2%。结果表明,本文方法可提高烟气测量的准确度。     

DOAS谱线波长配准存在的问题及解决方法

由于系统光学部分的干扰(衍射光栅的不完善和光谱仪散射光)的存在，引起测量谱线的抖动．这将在差分光学吸收光谱(DOAS)谱线信号中产生人为结构，这些结构与污染气体的特征差分吸收区很难区分开，这种噪声的显著特点是在一段时间内是稳定的，因此它的值不能通过通常的时间平均消除掉。然而，当灯光源直接照射接收系统(不通过空气光路)时，灯信号中的人为结构与从实测光路信号谱中的相似结构具有很大的相关性．因此应用实测光路信号除以灯谱信号在很大的程度上消除噪声的影响．但是采用该方法时，若所使用的光源谱线结构起伏较大，对灯谱和信号谱的坐标一致性要求将非常高，否则对吸收光谱的计算会带来更多的影响．本文通过对该问题的研究提出了两种解决方案，通过实验证明可以有效地减小谱线偏移带来的分析误差．     

大气中甲醛差分吸收光谱测量方法研究

差分吸收光谱技术(DOAS)由于时间分辨率高、高灵敏度和操作费用低等特点非常适合对大气中痕量气体HCHO进行实时追踪.对HCHO的测量方法和数据反演进行了研究,通过增大信噪比,扣除背景杂散光等手段对其进行了准确测量;详细介绍了数据的处理方法,包括反演波段的选择、干扰结构的去除、数据处理流程和谱线的非线性处理.对不同波段反演HCHO的干扰因素、反演浓度结果和反演准确度进行了分析与对比,结果显示,314～332 nm是HCHO浓度反演的最佳波段.对广州市的HCHO进行了实时、连续监测,并取得了有效数据.     

基于MAX-DOAS观测的淮北冬季NO2变化特征

基于2018年12月8日~12月31日淮北地区多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)获得的太阳散射光谱观测数据,反演了该地区NO2对流层柱浓度,并分析了冬季不同天气下NO$_2$浓度日变化特征。观测结果表明NO2浓度高值出现在12月18日~12月27日期间,日均值最大值6.83×10¹⁶molecules/cm²出现在12月27日,约为日均值最低值的2.9倍。结合风场轨迹模型研究了不同大气条件下的风场,发现在NO2浓度较低时段主要为偏北风场, NO2浓度高值时段偏南风场增加,表明城区产生的污染向观测区域进行了输送。将MAX-DOAS结果与OMI卫星结果进行了对比,发现两者具有较好的一致性(R²=0.88)。     

苯和甲苯差分吸收光谱方法的实验室测量研究

本文介绍了差分光学吸收光谱法(DOAS)测量大气污染气体浓度的基本原理。DOAS方法就是利用氙灯发出的紫外—可见光，经望远镜准直后再经过一段距离的传输，由望远镜来接收．在传输中，由于各种不同的分子在不同的波段对光有不同的吸收特征，使光谱具有了污染物的特征，再通过与光源发出的光进行比较，反演这些气体在大气中浓度．我们将DOAS方法应用在监测有机物上，在分析光谱的过程中，应用多项式拟合和最小二乘法，从而精确地从测量光谱中来反演出大气中污染气体的浓度．文中用DOAS方法测量了苯和甲苯的样品，并分析了结果，结果和理论吻合．可为环境中有机污染物监测提供可靠的方法。     

基于太阳散射光测量系统反演痕量气体方法研究

为了克服利用太阳散射光作光源的被动差分吸收光谱(DOAS)系统中异方差对反演结果的影响,对DOAS反演算法进行了研究。鉴于局部多项式回归良好的统计性质,且当采用非参回归时不必人为设定异方差的结构,能适应几乎所有回归估计,提出利用非参稳健局部多项式回归方法估计DOAS系统测量谱中的慢变吸收部分,并据此反演痕量气体斜柱浓度。把该方法应用于外场实验获得光谱信息处理中,结果表明,本文方法比最小二乘多项式回归估计反演效果更好,降低了被动DOAS系统测量误差。