粘性氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

一、AERODYNE粘性氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量原理及優(yōu)勢(shì)

AERODYNE粘性氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用可調(diào)諧紅外激光直接吸收光譜(TILDAS)，在中紅外波長(zhǎng)段，來探測(cè)分子顯著的指紋躍遷頻率。采用像散型多光程吸收池技術(shù)——其光路可達(dá)76m甚至更長(zhǎng)，進(jìn)一步提高了靈敏度。直接吸收光譜法，可以實(shí)現(xiàn)痕量氣體濃度的快速測(cè)量（<1s），而且不需要復(fù)雜的校準(zhǔn)步驟。此外，采用TILDAS技術(shù)，可不受其他分子的干擾，能夠得到非常精準(zhǔn)的檢測(cè)。

1.1 HONO/NH3測(cè)量系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

采用像散型多程吸收池，實(shí)現(xiàn)激光可控通道數(shù)大于200個(gè)，有效測(cè)量光程高達(dá)400m，有效提高氣體分子的測(cè)量精度。

雙激光配置，可同時(shí)測(cè)量多氣體分子組合，滿足各種實(shí)驗(yàn)測(cè)量需求。如NO，N2O，NO2，NH3，HONO，HNO3，CO，CH4，C2H4，HCHO，CHOOH，SO2，COS，O3，HOOH等。根據(jù)不同的監(jiān)測(cè)環(huán)境和要求，可選擇增強(qiáng)的靈敏度或增強(qiáng)的時(shí)間響應(yīng)。

如下為測(cè)量組合模式:

- HONO,HNO3,H2O

- N2O,CO,CO2,H2O,CH4,C2H6

- CH4,13CH4,CH3D

- N2O,15N14N16O,14N15N16,14N14N18O

- CO2,13C-CO2,17O-CO2,18O-CO2

- CH4,C2H6,C3H8

- HCN,HCL

- NO,NO2,H2O

- NH3, CO2,O3, N2O,CO,H2O

1.2  對(duì)于粘性氣體分子（HONO/NH3等）測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)

氮排放是環(huán)境變化的主要驅(qū)動(dòng)力。氮氧化物是光化學(xué)煙霧反應(yīng)的起始反應(yīng)物，是環(huán)境污染的主要物質(zhì)。但是，由于一些含N氣體，如NH3和HONO等，化學(xué)性質(zhì)活躍，粘性非常大，易于附著在器壁或固體顆粒上，且其易于在氣相和顆粒相之間相互轉(zhuǎn)化，這些特性造成了其測(cè)量的困難性。許多重要研究機(jī)構(gòu)，都發(fā)表了關(guān)于NH3等粘性含氮?dú)怏w分子測(cè)量的難度。

l                      NH3粘附在器壁表面，稍后才會(huì)被釋放，甚至不被釋放。器壁表面的顆粒物會(huì)釋放NH3，NH3會(huì)吸附在顆粒物上。因此，我們?cè)跍y(cè)量NH3等粘性分子時(shí)，具有非常大的挑戰(zhàn)性，需要非常特別的設(shè)計(jì)：取樣材質(zhì)、流速設(shè)置、水汽處理、顆粒物處理等等。

l                      HONO作為跟NH3相似化學(xué)性質(zhì)的粘性氣體分子，在光解氧化和空氣污染方面扮演者重要角色。HONO是OH自由基的強(qiáng)力光解源，涉及土壤和大氣多圈層間的相互作用，具有很強(qiáng)的學(xué)科交叉特點(diǎn)，開啟了全球氮循環(huán)研究的新視野

AERODYNE在諸如NH3、HONO等粘性分子測(cè)量方面，有著的優(yōu)勢(shì)：

l                      測(cè)量精度為ppt級(jí)

l   活性鈍化系統(tǒng)（Aerodyne Active Passivation system），提高粘性分子的響應(yīng)時(shí)間，且對(duì)高頻10HZ測(cè)量有著很小的損失量（如右圖）

l   惰性顆粒分離裝置（Aerodyne Inertial Inlet），有效減小顆粒對(duì)粘性分子的影響，保證進(jìn)樣口及內(nèi)部鏡片的整潔

l  特殊滲透管路（permeation tube），減小管路壁的黏著，并有效減小管路中的水凝結(jié)及壓力

l  針對(duì)全自動(dòng)動(dòng)態(tài)箱測(cè)量，采用特殊telflon材料，具備critical orifice裝置，多通路同時(shí)進(jìn)氣，并采取氣壓式控制方式，降低能耗。

l   采用全新中紅外光譜范圍，可以測(cè)量更多分子，并保證精度，如NH3、O3和CO2；HONO、N2O可在一個(gè)激光下測(cè)得，如果采用雙激光，可測(cè)量更多的氣體分子。

l   與普通氣體分子具備一致的快速響應(yīng)時(shí)間（10HZ）

l     適配于渦度協(xié)方差測(cè)量和全自動(dòng)箱自動(dòng)測(cè)量，并可通過采樣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自由切換