腔增强吸收光谱测量大气亚硝酸的车载走航观测应用

本研究开发了一种基于非相干宽带腔增强技术(IBBCEAS)的大气亚硝酸走航测量装置.该装置实现了高时间分辨率的气态亚硝酸(HONO)与二氧化氮(NO_(2))在线测量.在对装置表征优化后,4 s的时间分辨率下,HONO的检测限可达到0.34×10^(-9),并基于卡尔曼滤波降噪方法,进一步可将其降低至0.11×10^(-9).在使用NO2气体的性能验证实验以及与走航车搭载的商业化NO_(2)分析仪的平行比对实验中,发现本研究所搭建的装置对NO2测量表现出良好的性能,与商业仪器的测量结果的相关性高达0.99.对比于液芯波导方法的气态亚硝酸分析仪(HONO-WLPAP),本研究所开发装置与其测量的HONO数据呈现较好的一致性,斜率为0.99,R^(2)为0.91,证明了本研究所开发装置的可靠性与准确性.利用所搭建的走航测量装置,结合搭载于走航车上的NO_(x)分析仪等商用装置,于2022年秋季在上海地区开展走航测试,包括城市中心区、城市外围、城市上风向背景区域、城市快速路、南部化工聚集区、长兴岛、临港、宝钢及外高桥等城市典型排放区域,并得到了各区域的HONO、NO_(2)、NO等污染物的排放比值与浓度特征.研究发现,除了外高桥重柴聚集区与农村点位外,其他区域的HONO/NO_(x)分布在1.0%±0.5%左右,HONO/NO则在2.0%±1.0%附近波动.

上海中心城区二氧化氮在线测量比对研究

对比了基于腔衰减相移光谱技术(CAPS)、化学荧光法(CL)和非相干宽带腔增强吸收光谱技术(IBBCEAS)3种不同方法在线测量NO_2浓度的仪器,并于2017年5月10日—6月10日采用3台仪器对上海中心城区大气环境NO_2进行监测,验证了IBBCEAS实验装置的稳定性、灵敏度、检测下限等关键特性,证明可以实现复杂环境下大气痕量气体高精度在线监测.IBBCEAS装置与其它两种仪器监测数据的一致性较好,监测过程中上海市中心NO_2日浓度变化范围为3~63 ppbv.各仪器测量结果之间的线性关系图表明,3种方式对NO_2浓度监测较为准确,偏差普遍在10 ppbv.根据早晚高峰车流量增加情况分析可以看出,NO_2高浓度污染主要来自于车辆排放.另外发现,受局地污染源的影响,NO_2浓度随时间推移而增加.