差分吸收光谱法对大气中挥发性有机物光化学作用指示剂的监测与反演

差分吸收光谱技术(DOAS)由于高时间分辨率、高灵敏度和低操作费用等特点非常适合对大气中痕量的挥发性有机物(VOCs)的光化学作用指示剂——O3,Ox(O3+NO2)和HCHO进行实时追踪。但由于这些指示剂含量较低,测量精度易受干扰。文章利用自行研制的差分吸收光谱系统,对VOCs的光化学作用指示剂测量方法和数据反演进行了研究,通过增加信噪比,扣除背景杂散光等手段对其进行了准确测量;针对标准吸收截面的温度效应、光谱固有结构和灯谱结构的干扰,改进了干扰的对除方法;并对不同波段反演O3,NO2和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,以合适的波段准确反演物质浓度。

快速气相色谱研究

近年来快速气相色谱(HSGC)技术备受关注。本文根据色谱理论和实际应用中的特点对其进行了系统的分类和评价,阐述了如何针对具体样品选择分析方法和通过调整仪器的配置、参数以及性能来实现特定的快速分析。最后提出了HSGC未来的发展趋势。

基于微型光纤光谱仪的DOAS系统对大气中NO_2,SO_2和O_3的监测研究(英文)

提出了将基于微型光纤光谱仪的DOAS系统用于空气中NO2、O3和SO2的监测,并对系统的性能包括探测器的偏置、暗电流、噪声和线性以及光谱仪的的光谱分辨率和杂散光进行了测试.在2006年3月合肥郊区用该系统对NO2、O3和SO2进行了连续观测,测量结果与购买的商用仪器DOAS2000(美国热电公司)的测量结果具有很好的相关性.结果显示该系统灵敏、简单易操作、并具有高时间分辨率的优点,非常适用于NO2、O3和SO2的连续观测.

分辨率对DOAS测量二硫化碳影响的研究

差分光学吸收光谱技术(DOAS)由于易操作,耗费低,且具有高准确性和高分辨率等优点,非常适合对大气中难闻的有毒气体二硫化碳(CS2)进行实时监测。在DOAS测量过程中,分辨率的选择直接决定了CS2测量准确度。文章主要研究了分辨率对CS2被检测到的特征吸收结构形状的影响,以及CS2差分吸收截面随分辨率的变化趋势,从而确定了分辨率对CS2的最低可检测浓度的影响。通过研究分辨率与光强的关系,确定了分辨率与信噪比(S/N)的函数关系式,得出了DOAS测量CS2的最佳信噪比范围为0.41～0.50nm(FWHM)。在此范围既能够实现对CS2的准确定性定量分析(五种标样线性相关性r=0.999 9,测量10次的相对标准偏差小于0.3%),又能达到对CS2测量所需要的高灵敏度,高选择性和适用的时间分辨率同时保证了CS2具有区别于其他物质的特征吸收结构。最后对北京市丰台区的CS2进行了实时、连续地监测,取得了良好的效果。

LP-DOAS测量乙二醛时大气中干扰吸收的去除(英文)

针对利用长光程差分吸收光谱技术在实现对大气中乙二醛实时监测中,一些干扰结构(Xe灯结构,H2O、NO2和O4干扰吸收)对长光程差分吸收光谱技术的影响,讨论了乙二醛的光谱反演方法对干扰吸收的准确去除.针对Xe灯结构由于压力和多普勒展宽程度等的变化而引起的Xe灯结构的非线性变化,采用不同时刻的参考灯谱通过光谱插值的方式准确去除,其去除误差引起的剩余结构可降低到比乙二醛的最低理论检测限低3倍;针对H2O的非线性吸收以及特征吸收结构随柱浓度的不同而变化的特点,采用较高和较低浓度H2O吸收光谱插值的方法准确去除了严重干扰乙二醛准确反演的H2O的吸收结构,其去除误差引起的剩余结构可降低到比乙二醛的最低理论检测限低10倍;另外,对于在此波段存在干扰的NO2和O4的吸收结构也实现了准确地去除.干扰结构的准确去除使DOAS对乙二醛的监测实现了较低的实际检测限(0.15ppbv)和较低的测量误差(～10%).最后,在广州郊区对实际大气进行了实际监测,其浓度范围在低于检测限到1.66ppbv之间,与文献报道的浓度范围和变化趋势十分吻合.

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。

在化学教学中提高学生运用多重表征的能力

学生运用宏观、微观和符合表征的能力是理解许多化学概念和现象的关键。在现实教学活动中，教师应该积极引导学生理解化学反应方程式描述和解释过程中的宏观、微观和符号表征的使用。

北京冬季大气污染物的DOAS监测与分析

基于差分光学吸收光谱(different optical absorption spectroscopy,DOAS)技术于2007年1月19日～2月8日期间对位于北京市北四环附近的北京大学校园进行了大气污染物SO2,NO2,HONO和HCHO的连续监测。并对SO2典型日变化趋势、主要污染源以及气象条件对污染物浓度分布的影响进行了分析。结果表明,在天气状况较为稳定的情况下,SO2具有"V"字型日变化特征,即除下午浓度较低外,其余时间浓度均较高。研究发现北京冬季采暖期间燃煤对大气各污染物的浓度均具有显著贡献。结合风速等气象要素对污染物扩散、传输和清除进行的分析可知,监测期间风速对污染物浓度分布起主导作用,气压等其它气象状况对污染物浓度分布也有一定的影响。

被动差分吸收光谱法测量气体浓度时Ring效应的影响及修正研究

基于散射光、利用痕量气体指纹吸收特性反演气体浓度的方法称为被动差分吸收光谱法(passive DOAS)。因其具体结构简单,易于平台搭载等优点近年来获得了长足发展。被动DOAS中利用太阳散射光作为光源解析大气污染气体柱浓度时,会受到太阳弗朗和费光谱的"填充线"即Ring效应的强烈影响,尤其是对浓度很低的痕量气体,致使不易获取其浓度、影响其测量精度。文章以反演大气中NO2气体为例,介绍了稳定天气条件下Ring效应造成的影响、分析了Ring效应影响与太阳天顶角的关系,提出了根据不同太阳天顶角选取不同Ring光谱参与拟合的修正方法,并且利用该处理方法反演了在3天稳定天气条件下不同仰角下的斜柱浓度。实验证明该修正方法的可行性。

北京冬季大气SO_2、NO_2与O_3的监测与分析

利用差分光学吸收光谱(DOAS)技术于2006年2月对北京市丰台区的常规污染气体SO2、NO2及O3进行了连续监测,并对各污染物的日变化特征和污染源进行了分析和探讨。结果表明,丰台区NO2主要与汽车尾气的排放有关,以早晨和傍晚的上下班时段最重,凌晨和午后最轻;SO2浓度的日变化状况是气象条件日变化和污染源排放量日变化综合影响的结果,分别在早晨和夜间达到最大值,日变化曲线呈现“N”字型双峰结构;由O3和NO2的相关性分析可知,NO2对大气中O3的含量有着一定的贡献,大气中可能还存在其它重要的O3前体污染物。

以CCD为探测器的长程差分吸收光谱系统

介绍了采用科研级面阵CCD作为探测器的长光程差分吸收光谱系统,对该系统所使用的CCD探测器的偏置、暗电流、噪音、线性响应以及光谱仪的分辨率、光谱范围等性能进行了详细的测试,并将北京外场实验DOAS系统测量SO2、NO2的结果与传统点式仪器的测量结果进行了比较.结果显示,两种方法有着很好的一致性.性能测试和对比结果表明该系统的性能较为优越,满足多种痕量气体的同时、长期监测.给出了应用该系统进行外场观测SO2、NO2和HONO的变化趋势,确定出相应光程下不同痕量气体的最低检测限.

烟道污染气体SO_2的差分光学吸收光谱测量

研究了利用差分光学吸收光谱(DOAS)技术测量烟道污染气体SO_2的方法。介绍了差分吸收光谱的基本原理和数据处理方法。讨论并分析了测量过程中光谱波段的选择。以氘灯作为光源,分别利用光谱分辨率为0.6nm、0.7nm和1.8nm的光谱仪对SO_2的吸收光谱进行了测量,分析了光谱分辨率对测量结果的影响。DOAS方法分析的是吸收光谱的高频部分,避免了烟尘、水汽等对测量结果的影响,可以利用差分光学吸收光谱对烟道污染气体进行检测。

反演波段对DOAS测量大气中O_3的性能影响研究

臭氧(O3)浓度通常被认为是一个地方污染水平的基准,所以其绝对值的准确性至关重要。在差分光学吸收光谱技术(DOAS)对O3的测量过程中,光谱反演波段的选择可直接决定O3浓度的测量准确度。文章主要研究了在不同光谱波段O3特征吸收结构和差分光学厚度(D′)的不同,在不同光谱波段O3浓度反演的干扰来源以及影响程度,确定了实际检测时大气消光对不同波段光强的影响,最后通过对多种污染物标准气体进行了同时监测,计算出标准气体在不同光谱分辨率不同O3浓度时的测量误差,确定了对O3的最适用光谱波段范围。在此波段既能够实现对痕量气体的准确定性定量,又能达到测量所需要的高灵敏度,强选择性和适用的时间分辨率。

一种新型便携式现场空气中TVOC快速检测仪的研制

本研究设计了一种新型的便携式现场快速检测仪,仪器以GC为核心,采用全模块化结构设计。仪器模块包括:进样模块;新型分离模块;微型化的新型SnO_2半导体检测器模块;系统控制模块和系统电源模块。进样模块、分离模块、SnO_2检测器模块采用一体结构设计构成主体单元。整体设计是成功的,实验与测试结果令人满意。仪器基线噪音:≤0.2mV/20min;漂移:≤1mV/20min;检出限:1.4×10^(-10)。探索快速TVOC和BTEX检测的新方法,重点是柱头压、色谱柱与柱温等务件的实验研究。该方法令TVOC分析时间≤6min,较国家现行标准提高5倍。研制的便携式快速检测仪,综合性能达到国际定义的快速GC应用指标。

基于面阵CCD的MAX-DOAS系统性能研究

介绍了自制的地基多轴差分吸收光谱系统,该系统采用二维面阵CCD探测器,将不同水平仰角所接收的光信息分布在面阵CCD的不同区域,实现了对不同水平仰角痕量气体的同时测量,并对系统中面阵CCD探测器的偏置、暗电流、噪声、响应线性以及成像光谱仪的分辨率、光谱范围等性能进行了测试。给出了该系统对不同观测水平仰角下大气O_3的监测结果,结果表明此多轴差分吸收光谱系统能够满足大气监测的要求。

光离子化技术发展综述

回顾光离子化技术的发展历程,介绍了光离子化技术的优缺点、光离子化检测器的基本工作原理和结构,着重分析了电离室内部的电离微观机制。并以国产仪器GC-4400型便携式光离子化气相色谱仪为主,介绍了国内外近期PID技术的若干最新发展。

基于AT89C52的光离子化信号数据采集系统

根据微弱光离子化信号的检测需要,开发出一种光离子化信号数据采集与处理系统。利用AD7710在微小信号测试方面的优势,以AT89C52为主控对硬件系统的组成和结构进行了设计,实现了电压信号的数据采集与A/D转换、数码显示和数据串口发送。软件系统采用模块化设计,分为数据采集、数据存储和数据串口发送模块等。利用国家标准物质中心配制的标气,系统可以有效检测挥发性有机化合物浓度,检测极低限达到了1 ppb。

原位合成CuFe2O4/Cu-金属有机框架及其对萘的吸附机理和性能研究

采用溶剂热法原位合成CuFe2O4/Cu-金属有机框架(CuFe2O4/HKUST-1)。首先通过溶剂热法合成CuFe2O4,生成的CuFe2O4在加热的过程中会释放出Cu2+,释放出的Cu2+和有机配体结合进行原位生长形成HKUST-1,最终得到CuFe2O4/HKUST-1复合物。用合成的复合物样品对水溶液中的多元环芳烃-萘进行吸附测试,在吸附过程中CuFe2O4不但提供吸附活性位点,而且因其良好的磁性,在外部磁场的作用下易于回收再生。将CuFe2O4负载在HKUST-1上,能增强CuFe2O4小尺寸颗粒的稳定性和分散性,提高了对萘的捕获能力和吸附能力。经过测试,吸附剂的用量为0.5g/L时,对萘的吸附效果达到90%。最后,通过动力学模型和热力学模型来说明其吸附机理。

金属有机骨架材料MIL-96的制备及其对萘的吸附性能研究

通过水热法合成铝基-金属有机骨架(MOFs)MIL-96材料,并将其作为吸附剂用于脱除水溶液中的萘。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和N2吸附-脱附等方法对材料进行表征。通过考察吸附动力学、吸附等温线以及热力学特征研究了MIL-96材料的吸附性能。研究结果表明:在温度298K、MIL-96材料用量为0.5g/L时,对萘的最大去除率达到约98%;MIL-96对萘的吸附特征符合准二级吸附动力学模型,Temkin和D-R等温吸附模型对萘吸附过程的描述比其他模型准确;Temkin等温吸附方程中吸附热相关系数表明,MIL-96吸附水溶液中萘的过程为吸热过程,热力学参数中正的标准焓变(ΔHo)值也说明该吸附过程为吸热过程。

差分吸收光谱测定北京市冬季大气中的CS_2

2006年2月17-23日在北京市丰台区,利用差分吸收光谱技术（DOAS）对大气中的CS2以及SO2、O3进行连续监测.结果表明,大气中CS2具有明显的日变化特征,日变化曲线存在明显的“双峰”结构,浓度峰值分别出现在早晨7：00-9：00和午夜00：00左右.测量期间CS2最大体积分数达到9.3×10^-9.CS2与SO2日变化趋势基本相同,二者存在较好的相关性.北京市CS2可能主要来源于冬季供暖燃煤、居民用煤和周边地区污染源的贡献.