大气HO_(x)自由基湍流标定系统研究

HO_(x)(OH,HO_(2))自由基是大气中重要的氧化剂,准确测量大气HO_(x)自由基的浓度对研究大气光化学反应机理有着重要作用。气体扩张激光诱导荧光技术(FAGE)已广泛应用于HO_(x)自由基的外场观测,准确标定是FAGE系统准确测量大气HO_(x)自由基的重要前提。介绍了一种可以产生准确OH和HO_(2)自由基浓度的便携式湍流标定系统。该系统是基于低压汞灯产生的185 nm线辐射处于湍流状态的H 2O和O 2产生一定浓度的HO_(x)自由基。该系统中产生的自由基浓度分布均匀,适用于多种平台的系统标定。为了准确计算出湍流标定装置中产生HO_(x)自由基的浓度,分别开展了氧气和水汽吸收截面的测量。利用高精度的腔衰荡光谱(CRDS)系统测量臭氧浓度,并用冷镜式露点仪对温湿度计测量水汽的浓度进行修正,提高标定系统HO_(x)自由基浓度计算的准确度。为了便携化湍流标定系统的外场应用,快速获取标定系统中产生的HO_(x)自由基的浓度,测量了用于探测汞灯光强的光电倍增管的灵敏度因子,实现用汞灯光强代替标定系统中产生的臭氧浓度。考虑到HO_(x)自由基的活性比较高,在湍流标定系统传输的过程中会有一定的壁碰撞损失,通过改变汞灯和标定装置出气口之间的距离对HO_(x)自由基在标定系统中的壁碰撞损失进行定量测量。将搭建好的湍流标定系统应用于基于气体扩张激光诱导荧光技术HO_(x)自由基探测系统(FAGE-HO_(x))的准确标定测试,根据OH自由基在标定系统中的壁碰撞损失对FAGE系统中探测的OH自由基荧光数进行修正,实验结果表明修正后的OH自由基荧光数和OH自由基浓度之间有着良好的相关性,这说明HO_(x)自由基湍流标定系统具有很好的准确性,并且体积小方便携带,适用于外场复杂环境条件下的系统标定。