基于中红外吸收光谱的长光程仪器在环境空气监测中的应用

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1、基于中红外吸收光谱的长光程仪器在环境空气监测中的应用钟琪王强中国环境监测总站介绍了一种棊于屮红外吸收光谱的高灵敏长光程环境空气监测仪器，对其进行了实验室性能测试，并与点式化学发光法仪器进行了对比测试。实验室测试结果表明，长光程仪器的NO、12和刈3的零点和量程漂移均小于±l%F.S./24h,示值误差均小于0.5%，重复性小于1%，稳定性小于±2.5%。现场比对测试结果表明，长光程和点式仪器对NO和讯3的测量结果基本一致，N02测量值的变化趋势基本一致，但是存在一定差异。关键词：中红外吸收光谱;长光程;环境

2、空气监测仪器;化学发光法;对比测试;R-mail:zhongqi@cnemc.基金：W家重大科学仪器设备开发专项(2014YQ060537)Applicationoflong-pathairmonitoringinstrumentbasedonmid-infraredabsorptionspectroscopyinambientairmonitoringAbstract：Itpresentsahigh-sensitivitylong-pathambientairmonitoringinstrumentbasedo

3、nmid-infraredabsorptionspectroscopy,whichconductedalaboratoryperformancetestandacomparisontestonsitecomparedwithpointchemi]uminescencemethodinstrument.TheresultsshowthatthezeropointandrangedriftofNO,N02andNILforlongopticalpathinstrumentislessthan±1%E.S./24h，t

4、heindicationerrorislessthan0.5%，repeatabilityislessthan1%,andstabilityislessthan±2.5%.ComparisontestonsiteresultsshowthatmeasurementsontheNOandNH3oflongopticalpathinstrumentandchemi1uminescencemethodinstrumentarebasicallythesame，thetrendofN02measurementisbasi

5、callythesamebutacertaindifferenceisthere.Keyword：mid-infraredabsorptionspectroscopy;longopticalpath;environmentalairmonitoringinstrument;chemiluminescencemethod;comparisontest;0引言目前我国的大气污染问题比较突出，并且会在相当长的时间内依然存在［1-2,5］。“十二五”期间国家重视空气质量监测网络建设，以建设先进的环境空气质量监测预警体系为

6、A标，整合国家大气背景监测网、农村监测网、酸沉降监测网、沙尘天气对大气环境影响监测网、温室气体试验监测等信息资源，增加监测指标，建立健全统一的质量管理体系和点位管理制度，完善空气质量评价技术方法与信息发布机制。目前环境空气质量指数（AQI）由S02、N02、PM,。、C0、03、PM2.5六种污染物水平组成，因此环境空气自动监测站都配备了相应的自动化测量仪器，而R前具备NO、Nll3测量条件的环境监测站还较少。据了解，江苏省仅有江苏右环境监测中心的超级站具有NO、NH3监测功能，且为点式测量，还无法实现某个区域范

7、围内的气体浓度测量。随着国家对环境空气质量监测要求的提高，NO、NH:j6-7］有望纳入环境空气质量指数平均体系。0前环境监测站点主流的2监测设备使用的是化学发光法，属于点式测量。该方法在抽取空气的过程屮，N0、湖2转换会造成测量误差，順3更容易吸附造成测量值偏低M。针对上述问题，本文介绍了一种基于中红外吸收光谱技术的开放长光程环境空气监测仪器IM。相对于化学发光法监测仪器，前者无需采样，响应速度快，温度依赖性小，不存在取样损失，且能够测量某个区域范围内的线平均值。本文在实验室对其进行Y性能测试，在现场与点式

8、化学发光法的监测仪器进行Y比对。1测量原理根据Lambert-Beer定律［3,9,11］,强度为I。、频率为u的单色激光，通过长度为1的吸收介质，输出光强I可表示为：式屮：aO)是吸收系数，c为吸收介质的浓度。当激光的中心频率受到频率为o的正弦波调制［10］时，其瞬时频率可以表示为：8o是调制幅度，其典型值与吸收线宽一个量级。对于谐波探测，通常气体吸收比较弱，一般满足u