基于光声光谱的电缆微量气体浓度标定和自动化预警系统

为提高电缆微量气体浓度预警精度与速度,该文设计基于光声光谱的电缆微量气体浓度标定和自动化预警系统。系统通过采集装置检测光声信号二次谐波信息,并利用标定仪标定气体浓度。预警端基于RBF神经网络启动异常诊断模型,提取统计特征并进行分类诊断。若发现异常,系统启动声光报警装置,以语音报警、灯光警示的方式,进入自动化预警状态。经实验测试后,所设计系统利用光声光谱技术,远程检测电缆隧道微量气体后,对微量一氧化碳气体的异常诊断结果精准,且对异常浓度气体的自动化预警时延在0.4 s之内。

我国上空平流层中微量气体的垂直分布和变化趋势

利用1992～2005年卤素掩星试验（HALOE）的观测资料分析了中国上空平流层的几种微量气体（NO，NO2，HF，HCl，CH4，H2O和O3）混合比的垂直分布和变化趋势，以期为研究平流层的辐射和化学过程提供一些有用的数据．文中除给出我国上空平流层各高度上平均的各种微量气体的含量外，还给出青藏高原上空这些微量气体的含量．分析结果表明，平流层各种微量气体混合比的垂直分布有其不同的特征，在对流层上层到平流层底部各种微量气体的混合比分布和季节变化与平流层相比有明显的差异；分析结果还表明，这些微量气体的季节变化、准两年周期振荡和长期变化趋势都很明显，并且在平流层的不同高度上它们的变化趋势是不相同的．在平流层中层，NO，NO2，HCl和H2O混合比在1998年以前都是增加而后则是明显下降的，但O3相反，在1998年以前明显减少，1998年后其减少的趋势不明显．这表明，近年来平流层中层这些微量气体的减少使得它们对臭氧的破坏有所缓解．但在平流层下层，臭氧的耗损仍然很明显．

华北洁净地区微量气体变化特征的初步研究

2005-05-22─2005-12-31,在中国科学院大气本底观测网兴隆站对微量气体成分进行连续测量,获得了O3,NOx(NO,NO2),CO2和SO2等气体组分的变化特征和变化规律,并得到了它们的浓度水平.初步分析表明,φ(O3)在6,9月出现高值,12月出现最低值;φ(NOx)的最低值出现在8月,8─11月缓慢增长,NO在NOx中所占比例非常小;φ(SO2)的最低值出现在7月,之后逐渐增加;φ(CO2)的最低值出现在8月.观测资料表明,兴隆站空气质量最好的时间为7─8月.并对它们之间的相互作用及与辐射的关系进行了研究.

流体包裹体中微量气体组成及其成矿示踪体系研究新进展

N2 Ar He体系可用以示踪成矿流体及温泉等与火山有关的水流体的来源 ,当体系中He含量低于检出限 ,N2 Ar He体系不能用时 ,CO2 /CH4 N2 /Ar体系可用于识别成矿流体中岩浆水、建造水和大气降水 ,CO2 CH4 H2 体系可以鉴别成矿流体是否发生过沸腾作用以及沸腾是在开放体系还是封闭体系中形成 ,一般开放体系中沸腾有利于成矿。CO2 CH4 C2 H6体系可用于判别岩浆作用是否直接影响成矿或对成矿流体的贡献 ,从而确定热液矿床的成因。CH4 C2 H6 C3 H8体系可用来示踪一些与干酪根热解有关的成矿流体长距离、大规模迁移过程。C2 H6 C3 H8 C6H6体系可用于判定成矿流体的大地构造环境 ,因岛弧与裂谷环境下C2 H6/C3 H8比值有明显差异。以广东长坑 (Au Ag)和嵩溪 (Ag Sb)矿床为例 。

准两年振荡对大气中微量气体分布的影响

ＮＣＡＲ 的包含化学、辐射、动力相互作用的两维模式（ＳＯＣＲＡＴＥＳ） 移植回国后进行了初步的模拟试验， 用以研究某些对环境问题重要的微量气体的化学、辐射、动力传输过程。在不考虑极地平流层云和气溶胶表面非均相化学等情况下， 模式积分多年， 计算结果稳定， 模拟的风场、温度场显示出正常的季节变化， 模拟的微量气体分布与卫星实测资料对照， 结果也比较一致。为了探讨热带平流层风场的准两年周期振荡 （ＱＢＯ） 对平流层微量气体分布的影响， 我们做了ＱＢＯ 强迫的数值试验， 即在模式中加入ＱＢＯ 强迫， 并与不考虑ＱＢＯ 强迫的模拟结果对比。结果表明，ＱＢＯ 与其相关的次级环流所引起动力输送的变化，使平流层微量气体分布发生变化。

平流层微量气体变化趋势的研究

采用HALOE提供的1992—2005年的资料,分析了平流层几种微量气体(臭氧、HCl,HF,NO,NO2,水汽和甲烷)的混合比在不同高度、不同纬度带的变化趋势,以期为研究平流层的辐射和化学过程提供一些有用的数据。结果表明,在不同纬度带这些微量气体的变化特征并不相同,在不同高度上他们的变化特征也不大一样。这14年臭氧的变化趋势与其他几种微量气体的变化趋势对比表明,在平流层上层,1990年代中期以后臭氧浓度的恢复比较明显,而且这14年臭氧的变化趋势与HCl、HF和水汽的变化趋势是相反的。在平流层中层臭氧的变化趋势复杂一些,除一些微量成分对它的破坏外,还受到其它因素的影响。但1997—2002年臭氧混合比增大,与HCl、NO,NO2和水汽混合比的减小趋势是相反的,这说明《蒙特利尔条约》及其它环保措施的实施对平流层中层臭氧浓度的恢复也已初见成效。

微量气体转移技术在重量法制备气体标准物质中的应用

微量气体转移技术是一种新兴技术，具有操作便捷、快速等优点。利用该技术在气体标准物质制备过程中可以保持称量准确度不变的情况下，减少制备步骤，特别适合在目标物的纯物质较少或步骤较多的气体标准物质制备中使用。从原理和操作过程等方面对该技术进行介绍，并通过具体实例来验证了该技术的可靠性。

大气CO_2增加对陆地生态系统微量气体地气交换的影响

简要综述了近年来国内外在大气CO2 浓度增加对微量气体交换影响方面的研究进展 .首先介绍了有关大气CO2 浓度增加的研究技术和方法 ,比较了目前两种常用技术开顶箱 (OTC)和开放式空气CO2增加 (FACE)方法的优缺点 ,然后着重阐述了用OTC和FACE研究陆地生态系统CH4、N2 O、CO2 等微量气体的地气交换对大气CO2 浓度增加的响应 .综合现有的资料表明 ,大气CO2 浓度增加 ,会促进绿色植物生物量增加 ,同时改变生物质的C/N比 ,降低有机质的分解速率 ,增强了陆地生态系统对大气CO2 的固持作用 ;大气CO2 浓度增加会提高产甲烷菌的活性和影响CH4的排放过程 ,有可能导致湿地生态系统CH4的排放增加 ;大气CO2 浓度增加对N2 O排放影响的研究较少 ,且尚无一致的结论 .另外 ,对于其他微量气体 ,尚没有相关研究报道 .鉴于此 ,今后应加强大气CO2 浓度增加的微量气体地气交换响应研究 .

土壤生物多样性与微量气体(CO_2、CH_4、N_2O)代谢

土壤生物是重要的基因库 ,土壤生物多样性是全球生物多样性的重要组成部分。土壤生物是C、N地球化学过程 (土壤库 )的驱动者 ,调控微量气体代谢。在微量气体代谢中 ,土壤微生物具有直接的作用。真菌、CH4 生成菌、CH4 氧化菌、硝化菌以及反硝化菌等是调控微量气体代谢的关键生态功能类群。由于相对大的体积和强大的酶化学分解作用 ,真菌通常主导枯枝落叶的分解活动。“通气—厌气”界面是微生物群落的活跃区域 ,易发生微量气体代谢。“有机—无机”过渡层、水生植物根际区、土壤动物肠道系统是典型的微量气体代谢界面。土壤动物对微量气体代谢的作用通常为前期的和间接的 ,并且又是重要的。节肢动物 (白蚁 )和环节动物 (蚯蚓 )是分别代谢CH4 和N2 O的两个关键性生态功能类群。在研究土壤生物多样性及其对微量气体代谢的作用方面 ,由于土壤生态系统的复杂性 ,需综合传统微生物实验技术与现代同位素技术和分子生物学技术。我国缺乏研究土壤生物多样性及其对微量气体代谢影响的实质性工作 ,有必要开展这方面的研究。

临安本底站微量气体浓度分布特征及其对气溶胶的影响

该文讨论了１９９１年８月下旬至１１月上旬在浙江临安大气污染本底站（属ＷＭＯ）所监测的微量气体ＳＯ＿２、ＮＯ＿２和Ｏ＿３浓度分布特征，微量气体化学转化过程对气溶胶浓度的影响，同时还讨论了空气质点轨迹特征和风向对上述过程的影响．结果表明：临安站微量气体浓度在一定条件下有明显的日变化，而且这种变化影响到气溶胶浓度的分布．

炸药释出微量气体的固相微萃取吸附性能

采用6种不同吸附剂固定相的固相微萃取对炸药造型粉在120℃放置所释放的微量气体进行了萃取吸附选择性研究,同时采用75μmCB/PDMS固相微萃取和气密针进样对在75℃条件下放置的炸药造型粉释出微量气体组分进行了采样分析,GC/MS初步定性分析结果表明,固相微萃取的各种萃取头对该炸药老化过程中释放的多种微量气体和有机挥发性组分具有选择性吸附萃取浓缩作用,固相微萃取可将这些微量组分富集浓缩1000倍以上,是一种有用的检测炸药释放气体的手段。

平流层气溶胶与多种微量气体以及温度的关系

本文采用卤素掩星试验(Halogen Occultation Experiment,HALOE)资料探讨了火山活动相对平静期平流层气溶胶与O3、H2O、HCl、NOx、CH4、HF等微量气体以及温度的关系。滞后相关分析显示气溶胶与微量气体和温度有显著关系,不同成分的相关性特征有所差异,中低纬度上空70～20hPa高度上气溶胶与温度呈负相关。标准化多元线性回归显示温度变化的直接贡献者主要是温室气体,气溶胶的直接贡献很有限。本文采用环境重要成分的化学、辐射和输送模式SOCRATES(Simulation of Chemistry,Radiation,and Transport of Environ-mentally important Species)模拟了气溶胶变化对平流层的影响,微量气体和温度的响应总体上与HALOE资料的分析结果吻合,温度的变化幅度远小于气溶胶的变化幅度。结果表明:在气溶胶含量较高的气层内,气溶胶表面的非均相反应对气溶胶与微量气体的关系有重要影响。不同于火山喷发后的致暖,在火山活动相对平静期气溶胶的辐射效应为致冷,这与气溶胶含量较低有关,气溶胶通过非均相反应引起的间接辐射效应强于其自身的辐射效应,但总辐射效应对温度变化的贡献很小。

南极爆发性增温后微量气体的分布特征

利用高层大气研究卫星(UARS)上的卤素掩星试验(HALOE)提供的资料,分析了2002年异常的南极爆发性增温以后的南极附近平流层微量气体的分布.结果表明,这次爆发性增温以后,除南极臭氧洞明显减弱外,南极平流层其他微量气体的分布也发生了很大改变.在沿70°S纬圈的剖面上,2002年微量气体分布表现出明显的2波型特点,与未发生爆发性增温的2003年和2001年(代表通常年份)强的1波型分布特征相比,各种微量气体混合比在纬向分布更加均匀.通过比较还发现,在通常年份极涡所处的位置上,2002年O3和CH4的混合比有所增加,HCl和NO的混合比有所减少,而NO2和H2O在不同高度上的变化特点不同.这与爆发性增温之后极涡和动力输送的变化有关,同时由于增温导致极地平流层云中相关冰相反应的减弱也是一个重要的原因.

垃圾卫生填埋场微量气体的产生及环境影响

概述了垃圾卫生填埋场微量气体的研究进展。阐明了微量气体的来源、产生和组成,论述了垃圾卫生填埋场微量气体对生态环境所产生的某些不良影响及其对人类健康的危害和所造成的恶臭问题等,提出要重视我国在填埋场微量气体方面的研究。

甲烷中微量气体标准物质分析方法研究及量值的比对

建立了甲烷中微量气体标准物质的分析方法和实验条件;考察了该分析方法的不确定度;得出甲烷中微量气体标准物质浓度在（1~50）×10-6（mol/mol）范围内,方法不确定度小于1%的实验结果。实验过程对重量法制备的系列气体标准物质量值进行了分析方法的比对,一致性验证结果在1%内吻合。该项研究成果代表国家最高实验室参与了国际计量委员会组织的CCQM-K66的关键比对,得到了满意的实验结果,获得了国际的等效度。

微量气体气候效应的数值模拟

本文利用能量平衡模式(EBM)研究了二氧化碳(CO_2)、臭氧(O_3)、甲烷(CH_4)一氧化二氮(N_2O)及氟氯烃(CFC_s)等微量气体的气候效应,结果表明,CO_2、CH_4、N_2O、O_3和CFC_s的浓度全部增至现在浓度的2倍时,将使全球海平面平均气温上升2.68℃。CO_2的浓度单独变为目前浓度的2倍、3倍和4倍时,全球海平面平均温度将上升2.16℃、3.88℃和5.64℃。CH_4(或N_2O)、O_3、CFC_s等的浓度分别单独变为目前浓度的2、3和4倍时,全球海平面平均温度将分别上升0.26℃、0.53℃、0.75℃;0.21℃、0.42℃、0.64℃;0.004℃、0.008℃及0.012℃。 可以看出,在目前情况下,CH_4、N_2O、O_3和CFC_s等微量气体的作用与CO_2相比还很小,但它们比CO_2在大气中的聚集速度快、滞留时间长,且保热力较强,因而它们所起作用的相对大小会随时间而增大。 另外,增温在赤道最小,随纬度增高而增大,在极地达极大值,但南北极增温不等,南极增温比北极大。

基于光声光谱的微量气体检测实验设计与实现

为使学生能了解国内外科技研究热点,并改进相对陈旧的实验内容,以最新研究内容为基础,为学生开设了基于光声光谱的微量气体检测实验。介绍了实验原理、实验系统总体设计方案以及关键实验模块的设计与实现,取得了预期的结果。

甲烷中微量气体标准物质分析方法研究及量值的比对(续一)

建立了甲烷中微量气体标准物质的分析方法和实验条件;考察了该分析方法的不确定度;得出甲烷中微量气体标准物质浓度在(1～50)×10-6(mol/mol)范围内,方法不确定度小于1%的实验结果。实验过程对重量法制备的系列气体标准物质量值进行了分析方法的比对,一致性验证结果在1%内吻合。该项研究成果代表国家最高实验室参与了国际计量委员会组织的CCQM-K66的关键比对,得到了满意的实验结果,获得了国际的等效度。

甲烷中微量气体标准物质分析方法研究及量值的比对(续二)

建立了甲烷中微量气体标准物质的分析方法和实验条件;考察了该分析方法的不确定度;得出甲烷中微量气体标准物质浓度在(1～50)×10-6(mol/mol)范围内,方法不确定度小于1%的实验结果。实验过程对重量法制备的系列气体标准物质量值进行了分析方法的比对,一致性验证结果在1%内吻合。该项研究成果代表国家最高实验室参与了国际计量委员会组织的CCQM-K66的关键比对,得到了满意的实验结果,获得了国际的等效度。

提高微量气体分析仪的测量精度

碳酸钙和磷石膏的分解过程都有微量的水蒸汽和二氧化碳气体放出 ,需要对它们进行在线分析 ,对激光干涉式微量气体分析仪进行了光强补偿电路设计 ,通过分析和试验 ,肯定了该电路的可行性 。