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差分光学吸收光谱(DOAS)技术在烟气SO_2监测中的应用 被引量：49
1
作者 谢品华 刘文清 +3 位作者 郑朝晖 魏庆农 王亚萍 刘建国 《光子学报》 EI CAS CSCD 2000年第3期271-271,共1页
本文将差分光学吸收光谱 (Differential Optical Absorption Spectroscopy,DOAS)技术中的浓度反演方法运用到烟气 SO2 监测中 .利用 SO2 分子在 3 0 0 nm附近具有强吸收的特性 ,测量出烟气 SO2 的吸收光谱 ,用 DOAS方法反演出 SO2 分子... 本文将差分光学吸收光谱 (Differential Optical Absorption Spectroscopy,DOAS)技术中的浓度反演方法运用到烟气 SO2 监测中 .利用 SO2 分子在 3 0 0 nm附近具有强吸收的特性 ,测量出烟气 SO2 的吸收光谱 ,用 DOAS方法反演出 SO2 分子的浓度 ,消除了烟气中烟尘、水汽和其它成分的影响 ,使在线实时测量成为可能 ,在实验室内对几种 SO2 分子浓度样气进行了测量和浓度反演 . 展开更多
关键词 差分光学吸收光谱 监测 大气 烟气 二氧化硫
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差分光学吸收光谱(DOAS)技术在烟气监测中的应用研究 被引量：11
2
作者 郑朝晖 刘文清 +3 位作者 宋炳超 陆亦怀 谢品华 张玉钧 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第B12期65-69,共5页
本文将差分光学吸收光谱（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｙ；ＤＯＡＳ）技术中的浓度反演方法运用到烟气中 ＮＯ、ＮＯ２、ＮＨ３和 ＳＯ２的监测．利用它们在 ２００～２５０... 本文将差分光学吸收光谱（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｙ；ＤＯＡＳ）技术中的浓度反演方法运用到烟气中 ＮＯ、ＮＯ２、ＮＨ３和 ＳＯ２的监测．利用它们在 ２００～２５０ ｎｍ 附近具有不同强度吸收的特性，测量烟气的吸收光谱，用ＤＯＡＳ方法反演出ＮＯ、ＮＯ２、ＮＨ３和ＳＯ２分子的浓度，这种方法消除了烟气中烟尘、水汽和其它成分的影响，使在线实时测量成为可能，在实验室内对不同气体分子浓度样气进行了测量和浓度反演，经过现场对比测量证明这种方法是正确的． 展开更多
关键词 差分光学吸收光谱 在线监测 烟气监测
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差分光学吸收光谱法测量大气污染气体的研究 被引量：31
3
作者 周斌 刘文清 +4 位作者 齐峰 张玉钧 李振壁 崔延军 蒋舸扬 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期23-26,共4页
介绍了差分光学吸收光谱 (DOAS)法测量大气污染气体的基本原理 ,描述了收发一体的DOAS系统的设计以及在同一波段对多种被测气体浓度同时进行反演的数据处理方法 ,并且对周围环境中的SO2 ,O3和NO2 进行了长期监测 ,得到的结果与实际情况... 介绍了差分光学吸收光谱 (DOAS)法测量大气污染气体的基本原理 ,描述了收发一体的DOAS系统的设计以及在同一波段对多种被测气体浓度同时进行反演的数据处理方法 ,并且对周围环境中的SO2 ,O3和NO2 进行了长期监测 ,得到的结果与实际情况相符合。 展开更多
关键词 差分光学吸收光谱 最小二乘法 环境监测 大气污染 污染气体
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利用多轴差分吸收光谱技术反演对流层NO_2 被引量：14
4
作者 徐晋 谢品华 +4 位作者 司福祺 窦科 李昂 刘宇 刘文清 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2464-2469,共6页
介绍了基于多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)反演对流层NO2的方法。利用差分吸收光谱技术(DOAS),扣除太阳夫琅和费结构及Ring效应的影响,拟合得到了大气中NO2的差分斜柱浓度dSCD,结合不同观测方向的测量结果分析得到了对流层大气中NO2的... 介绍了基于多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)反演对流层NO2的方法。利用差分吸收光谱技术(DOAS),扣除太阳夫琅和费结构及Ring效应的影响,拟合得到了大气中NO2的差分斜柱浓度dSCD,结合不同观测方向的测量结果分析得到了对流层大气中NO2的差分斜柱浓度(ΔSCD),结合辐射传输模型SCIATRAN计算得到了大气质量因子(AMF),并进一步计算得到了对流层NO2的垂直柱浓度(VCD)信息。为确保数据的准确性和可比性,将计算结果与长光程差分吸收光谱仪(LP-DOAS)的测量结果进行对比,二者具有较好的一致性,其相关系数R2分别为0.940 27和0.969 24。 展开更多
关键词 大气光学 对流层垂直柱浓度 多轴差分吸收光谱技术 大气质量因子
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基于差分吸收光谱法的大气痕量气体在线检测技术 被引量：7
5
作者 孙利群 陈克新 +1 位作者 杨怀栋 何庆声 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期115-119,共5页
差分光学吸收光谱学技术(Differential Optical Absorption Spectroscopy,DOAS)是近年来发展起来的一种实时检测大气中痕量气体浓度的有效方法,它采用线性最小二乘拟合方法,用痕量气体标准差分吸收截面对测量得到的差分吸收光谱进行拟合... 差分光学吸收光谱学技术(Differential Optical Absorption Spectroscopy,DOAS)是近年来发展起来的一种实时检测大气中痕量气体浓度的有效方法,它采用线性最小二乘拟合方法,用痕量气体标准差分吸收截面对测量得到的差分吸收光谱进行拟合,得出大气中痕量气体的浓度。通过介绍DOAS方法的测量原理,在线监测系统的构成,气体浓度的反演方法,测量结果及讨论等内容,说明它在空气质量监测方面的优越性。 展开更多
关键词 差分光学吸收光谱法 在线检测 最小二乘法 大气光学
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傅里叶变换在差分吸收光谱技术气体浓度计算中的应用 被引量：8
6
作者 刘前林 王立世 +2 位作者 黄新建 吴艳丹 肖明威 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2830-2834,共5页
在实际测量得到的气体吸收光谱中,发现大多数气体的吸收光谱具有明显的周期性,而傅里叶变换正是用来寻求信号的频率特征。在加窗的条件下,通过对不同气体的吸收光谱进行傅里叶变换,来寻求光谱信号对应的特征频率。在数据分析过程中,发... 在实际测量得到的气体吸收光谱中,发现大多数气体的吸收光谱具有明显的周期性,而傅里叶变换正是用来寻求信号的频率特征。在加窗的条件下,通过对不同气体的吸收光谱进行傅里叶变换,来寻求光谱信号对应的特征频率。在数据分析过程中,发现这样一个规律:在气体吸收光谱经傅里叶变换后的频谱图中,其对应特征频率的幅值与所测的气体浓度成明显的线性对应关系。因此,提出一种新的差分吸收光谱浓度解析方法,即利用气体吸收光谱傅里叶变换后其对应特征频率的幅值与浓度的关系,建立一种浓度反演计算的线性关系式,从而由气体吸收光谱傅里叶变换后特征频率的幅值直接求出气体的浓度。该方法完全摆脱了差分吸收光谱技术的理论基础,大大减少了光谱分析和气体浓度反演计算的过程,是一种值得进一步去探究的光谱分析方法。 展开更多
关键词 傅里叶变换 差分吸收光谱技术 浓度计算 特征频率
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差分光学吸收光谱法在线监测烟气中SO_2浓度的非线性补偿研究 被引量：5
7
作者 陆剑敏 邵理堂 +1 位作者 汤光华 王式民 《应用光学》 CAS CSCD 2008年第6期859-862,共4页
差分光学吸收光谱法(DOAS)应用于固定污染源烟气排放监测时,烟气中污染气体SO2浓度较高将产生非线性吸收问题。提出了一种非线性补偿方法,即将实际浓度所对应的气体分压与反演结果所对应的气体分压之比与反演结果之间的对应关系拟合成... 差分光学吸收光谱法(DOAS)应用于固定污染源烟气排放监测时,烟气中污染气体SO2浓度较高将产生非线性吸收问题。提出了一种非线性补偿方法,即将实际浓度所对应的气体分压与反演结果所对应的气体分压之比与反演结果之间的对应关系拟合成补偿函数,利用此补偿函数对反演结果进行非线性补偿。实验结果表明:该补偿方法能较好地减低高浓度气体非线性吸收产生的影响,可提高气体浓度反演精度。 展开更多
关键词 差分光学吸收光谱 非线性补偿 浓度反演 在线测量
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北京限行期间大气污染物的差分光学吸收光谱监测与分析 被引量：4
8
作者 朱燕舞 刘文清 +5 位作者 谢品华 窦科 司福祺 李素文 张英华 秦敏 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期2040-2045,共6页
利用差分光学吸收光谱技术于2007年8月对北京市朝阳区大气污染物进行了实时监测,对大气中重要常规污染物NO2、SO2和O3的日变化特征、与天气条件之间的关系和各污染源进行了分析和探讨.通过分析污染物在"好运北京"奥运限车期... 利用差分光学吸收光谱技术于2007年8月对北京市朝阳区大气污染物进行了实时监测,对大气中重要常规污染物NO2、SO2和O3的日变化特征、与天气条件之间的关系和各污染源进行了分析和探讨.通过分析污染物在"好运北京"奥运限车期间(8月17～20日)与限车前后(8月16、21日)的浓度变化,对机动车限行效果进行了讨论.结果表明,监测点NO2主要来源于汽车尾气,以凌晨和上午时段污染最重,并对O3的来源有着一定的贡献;SO2主要来源于西南方向的污染源,较强风速时北风有利于其浓度的降低;结果还显示机动车限行可有效降低NO2、SO2浓度,分别达到28.34%和25.87%;但是因导致O3被消耗量降低,致使O3浓度上升. 展开更多
关键词 机动车限行 差分光学吸收光谱 污染物监测
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LED温度波动对差分吸收光谱技术测量NO_2的影响研究 被引量：5
9
作者 凌六一 谢品华 +4 位作者 秦敏 郑尼娜 叶丛雷 李昂 胡仁志 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2886-2890,共5页
研究了中心波长分别为370nm(近紫外)、452nm(蓝光)和660nm(红光)三种无标准具结构的发光二极管(LED)光源温度波动对差分吸收光谱技术(DOAS)测量NO2的影响。利用温度10℃时的LED灯谱构造NO2吸收谱,将其他温度下测得的LED谱作为灯谱,以此... 研究了中心波长分别为370nm(近紫外)、452nm(蓝光)和660nm(红光)三种无标准具结构的发光二极管(LED)光源温度波动对差分吸收光谱技术(DOAS)测量NO2的影响。利用温度10℃时的LED灯谱构造NO2吸收谱,将其他温度下测得的LED谱作为灯谱,以此得到不同温度波动下的NO2差分光学密度,再拟合NO2差分吸收截面到差分光学密度,结果发现拟合残差的峰-峰值与LED温度波动幅度均近似成线性关系,相关性分别为0.995,0.945和0.989;斜率分别为1.12×10-3,5.25×10-5和7.45×10-4℃-1。拟合结果表明,蓝光LED温度波动对DOAS反演影响最小,基本上不影响探测灵敏度,而近紫外和红光LED温度波动对DOAS测量较为敏感,温度波动会导致探测灵敏度的下降。将温度特性相似的有、无标准具结构的两种蓝光LED的反演结果进行了比较,结果显示标准具结构会大幅度增加温度波动对DOAS反演的影响。 展开更多
关键词 差分吸收光谱技术 发光二极管 温度波动 NO2测量
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差分光学吸收光谱系统中标准吸收截面数据处理方法研究 被引量：6
10
作者 司福祺 刘建国 +2 位作者 郑朝辉 周斌 刘文清 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期499-503,共5页
本文介绍了差分光学吸收光谱法（DOAS）测量大气污染气体浓度的基本原理,描述了在测量光谱分析中所做的一些必要处理。介绍了卷积在DOAS方法中对污染物浓度反演的应用,通过与其它处理方法的光谱数据对比,证明了卷积处理光谱数据可以提... 本文介绍了差分光学吸收光谱法（DOAS）测量大气污染气体浓度的基本原理,描述了在测量光谱分析中所做的一些必要处理。介绍了卷积在DOAS方法中对污染物浓度反演的应用,通过与其它处理方法的光谱数据对比,证明了卷积处理光谱数据可以提高污染物浓度反演的精度。 展开更多
关键词 差分光学吸收光谱 标准吸收截面 数据处理 DOAS 卷积光谱处理 污染物监测 大气污染监测 测量原理
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差分吸收光谱技术测量氯气的数据处理方法研究 被引量：4
11
作者 叶丛雷 谢品华 +4 位作者 秦敏 李昂 凌六一 胡仁志 杨靖文 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1734-1738,共5页
基于差分吸收光谱(DOAS)技术,结合自主搭建的一套小型便携式DOAS实验系统,开展了对氯气的实验测量。在处理氯气的标准截面时,比较了两种不同的高通数字滤波方法:三角函数滤波和多项式拟合滤波。实验证明采用后一处理方法能够更加准确反... 基于差分吸收光谱(DOAS)技术,结合自主搭建的一套小型便携式DOAS实验系统,开展了对氯气的实验测量。在处理氯气的标准截面时,比较了两种不同的高通数字滤波方法:三角函数滤波和多项式拟合滤波。实验证明采用后一处理方法能够更加准确反演出氯气的浓度。模拟计算的结果显示,采用五阶多项式处理的结果的误差较小;在不同样品池内的测量结果显示,利用该方法测量氯气的线性度达到0.996 1;实际的一条谱的反演结果显示拟合谱与测量谱基本重合,且剩余噪声谱的峰峰值最大值<5‰;给出整个实验过程中可能的误差主要来源。综合以上的实验结果表明,利用DOAS技术采用多项式拟合处理的方法可以实现对于氯气的检测。 展开更多
关键词 氯气 差分吸收光谱技术 多项式拟合 误差来源
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基于卡尔曼滤波的差分光学吸收光谱法 被引量：3
12
作者 李素文 刘文清 谢品华 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期113-116,122,共5页
针对差分光学吸收光谱(DOAS)技术中气体吸收结构的重叠问题,提出利用卡尔曼滤波进行光谱校正.卡尔曼滤波是一种递推式的现代滤波方法,它在吸收结构严重重叠的情况下,仍可得到很好的分析结果.文中简介了差分光学吸收光谱法,分析了卡尔曼... 针对差分光学吸收光谱(DOAS)技术中气体吸收结构的重叠问题,提出利用卡尔曼滤波进行光谱校正.卡尔曼滤波是一种递推式的现代滤波方法,它在吸收结构严重重叠的情况下,仍可得到很好的分析结果.文中简介了差分光学吸收光谱法,分析了卡尔曼滤波原理,并应用卡尔曼滤波对大气中SO2的差分光学吸收光谱进行了研究,同时探讨了大气中NO2和O3对SO2测量的影响.实验结果表明,该方法可有效地校正重叠,提高了DOAS系统的精度. 展开更多
关键词 差分光学吸收光谱 卡尔曼滤波 校正 重叠
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差分光学吸收光谱法精确测量煤矿瓦斯浓度 被引量：5
13
作者 周孟然 汪世美 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2004年第3期1-3,共3页
差分吸收光谱技术被广泛应用于测量大气中微量元素的浓度 ,并利用最小二乘法来反演待测气体的浓度 ,该方法是利用激光器发出激光并接收 ,在传输中 ,由于瓦斯气体分子在一定波段对光有吸收特性 ,使光谱具有了瓦斯的特性 ,在通过与光源发... 差分吸收光谱技术被广泛应用于测量大气中微量元素的浓度 ,并利用最小二乘法来反演待测气体的浓度 ,该方法是利用激光器发出激光并接收 ,在传输中 ,由于瓦斯气体分子在一定波段对光有吸收特性 ,使光谱具有了瓦斯的特性 ,在通过与光源发出的光进行比较 ,反演瓦斯气体在矿井中的浓度。它能实现在线自动监测。 展开更多
关键词 差分光学吸收光谱 瓦斯 在线监测
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目标差分吸收光谱技术测量大气NO_2平均浓度的方法研究 被引量：2
14
作者 刘进 司福祺 +3 位作者 周海金 赵敏杰 窦科 刘文清 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期895-898,共4页
介绍了一种测量近地面大气NO2平均浓度的新方法——目标差分吸收光谱方法,即target DOAS(target difference absorption spectrum technology)。该方法基于被动差分吸收光谱技术,测量墙体、山体等目标的太阳反射光谱,通过差分吸收光谱... 介绍了一种测量近地面大气NO2平均浓度的新方法——目标差分吸收光谱方法,即target DOAS(target difference absorption spectrum technology)。该方法基于被动差分吸收光谱技术,测量墙体、山体等目标的太阳反射光谱,通过差分吸收光谱算法反演得到目标与仪器之间NO2浓度沿路径的积分值SCD(slant column density),同时仪器到目标之间的距离已知,并通过选取特定的参考光谱扣除目标到大气顶层的痕量气体吸收,最终计算出仪器和目标之间的大气NO2平均浓度。利用建立的目标DOAS系统在合肥开展了观测实验,成功获取了观测地大气NO2浓度。观测结果与主动长光程差分吸收光谱仪观测数据进行对比,二者呈现较好的一致性,验证了该方法的可行性。 展开更多
关键词 二氧化氮 目标差分吸收光谱技术 平均浓度
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以太阳为光源差分光学吸收光谱法中光谱的精确处理 被引量：1
15
作者 周斌 刘文清 +3 位作者 张玉钧 郑朝晖 王锋平 宋炳超 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第5期434-437,共4页
本文对在用太阳作光源的 ＤＯＡＳ系统测量城市大气中污染物浓度的试验中所遇到的由于太阳的移动所造成的光谱平移作了简单的说明，并且对解决该问题的方法作了比较详细的描述，通过实际中的应用，证明该方法对解决该问题非常合适．
关键词 太阳光谱 光谱平移 吸收光谱法 光源差分光学
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深紫外波段苯的差分光学吸收光谱DOAS定量方法研究 被引量：6
16
作者 叶凯迪 秦敏 +6 位作者 方武 段俊 唐科 孟凡昊 张鹤露 谢品华 徐文斌 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3007-3013,共7页
取代基通过取代苯环上的H原子形成不同苯系物(苯、甲苯、二甲苯等),其共有结构苯环上的不固定π键电子受到激发,使得苯系物在紫外波段240~280 nm具有明显的特征吸收结构,鉴于此大气中的苯及相关的苯系物可以通过差分光学吸收光谱(DOAS)... 取代基通过取代苯环上的H原子形成不同苯系物(苯、甲苯、二甲苯等),其共有结构苯环上的不固定π键电子受到激发,使得苯系物在紫外波段240~280 nm具有明显的特征吸收结构,鉴于此大气中的苯及相关的苯系物可以通过差分光学吸收光谱(DOAS)方法来进行定量,但采用该波段测量需要考虑以下问题:首先是氧气(O_(2))的吸收干扰问题,苯(C_(6)H_(6))在该波段的吸收截面与O_(2)在243~287 nm Herzzberg带相互重叠,且O_(2)的特征光谱结构随O_(2)的浓度不同而变化,导致O_(2)的吸收光学密度与O_(2)的浓度不成线性关系。其次,苯系物结构上的相似性使其在紫外波段的特征吸收结构差别较小并且相互重叠,从而对C_(6)H_(6)的拟合产生干扰。此外,除了O_(2)和苯系物以外,还有臭氧(O_(3))、二氧化硫(SO_(2))等干扰。C_(6)H_(6)在195~208 nm的深紫外波段具有较大的吸收截面(2.417×10^(-17)cm^(2)·molecule-1),为240~260 nm处截面大小(2.6×10^(-18)cm^(2)·molecule^(-1))的9倍左右,针对C_(6)H_(6)在深紫外195~208 nm波段的吸收特征,开展便携式DOAS定量方法研究,采用该波段进行C_(6)H_(6)的光谱定量分析并应用到实际的外场观测。通过建立C_(6)H_(6)与干扰气体SO_(2),氨(NH_(3)),二硫化碳(CS_(2))和一氧化氮(NO)的差分吸收截面的二维相关性矩阵,获取C_(6)H_(6)光谱定量的最优反演波段。通过开展实验室条件下C_(6)H_(6),SO_(2)和NH_(3)不同浓度配比的混气实验对195~208 nm波段反演C_(6)H_(6)的效果进行评估。实验结果显示,采用195~208 nm波段进行光谱反演的探测限为17.6μg·m^(-3),光谱反演浓度与理论浓度的相对测量误差均小于5%且RSD(相对标准偏差)小于3%,同时与240~260 nm波段反演结果进行对比,相对误差小于5%。在外场实际情况下,利用便携式DOAS系统获取190~300 nm的大气测量光谱,通过DOAS方法解析并结合GPS信息,获得了某化工园区C_(6)H_(6)的污染浓度分布,实验结果表明采用195~208 nm深紫外波段同样能适用于对C_(6)H_(6)的光谱定量,与240~260 nm波段反演结果进行对比,二者的相关性达到了0.98且相对误差小于10%。 展开更多
关键词 差分光学吸收光谱 DOAS 苯 深紫外
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基于多轴差分吸收光谱技术的合肥地区气溶胶观测研究 被引量：2
17
作者 李晓梅 谢品华 +5 位作者 徐晋 李昂 田鑫 任博 胡肇焜 吴子扬 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期712-719,共8页
大气气溶胶的直径从几纳米到几十微米不等,对大气辐射评估、全球气候变化、当地空气质量和能见度以及人类健康都有着直接或间接影响,尤其秋冬季节是雾霾高发期,更有利于大气气溶胶的生成、转化和积累。目前,用于气溶胶信息观测的技术有... 大气气溶胶的直径从几纳米到几十微米不等,对大气辐射评估、全球气候变化、当地空气质量和能见度以及人类健康都有着直接或间接影响,尤其秋冬季节是雾霾高发期,更有利于大气气溶胶的生成、转化和积累。目前,用于气溶胶信息观测的技术有很多,包括激光雷达、太阳光度计、华盖计、卫星遥感等。多轴差分光学吸收光谱(MAX-DOAS)技术是一种被动遥测式光谱设备,具有稳定、可实时连续监测等特点,可同时获取多种痕量气体的浓度信息,且能反演气溶胶光学厚度(AOD)和气溶胶廓线。介绍了MAX-DOAS反演气溶胶信息的算法,并于2017年12月至2018年1月,在合肥市科学岛开展了MAX-DOAS观测,观测方位角为0度(正北),垂直方向上从低到高扫描10个仰角;反演时取中午时段的天顶方向测量光谱作为参考光谱。在337~370 nm波段,利用QDOAS软件计算出O4斜柱浓度(DSCD),然后再利用气溶胶廓线反演算法(PriAM)反演出AOD和气溶胶消光系数(AE)。将结果与太阳光度计CE318测得的AOD做对比,小时均值和日均值的相关性系数均为0.91,结果表明MAX-DOAS在获取气溶胶信息方面具有较高的可靠性。同时,将MAX-DOAS获得的近地面气溶胶消光系数与地面站点的点式仪器测得的PM2.5浓度进行了相关性对比,日均值和小时均值线性拟合相关系数r分别为0.83和0.62,进一步验证了MAX-DOAS获取气溶胶信息的可靠性。由于冬季是雾霾的高发期, AOD值较高,选取2017年12月3日至6日的一次雾霾过程,廓线结果表明气溶胶主要分布在1.5 km以下,结合当时的风场信息及雾霾期间的气流后向轨迹图,可知此次污染是西北方向污染气团输送导致的。 展开更多
关键词 多轴差分吸收光谱 太阳光度计 溶胶光学厚度 气溶胶消光系数
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近红外光学反馈线性腔增强吸收光谱技术 被引量：9
18
作者 许非 周晓彬 +2 位作者 刘政波 赵刚 马维光 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期933-939,共7页
腔增强吸收光谱技术(Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy,CEAS)利用激光在腔镜之间的多次反射,增长光与气体介质的作用路径,从而提升探测灵敏度。CEAS的主要噪声来源于激光-腔耦合效率的低下和腔模幅度的起伏。光学反馈腔增强吸... 腔增强吸收光谱技术(Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy,CEAS)利用激光在腔镜之间的多次反射,增长光与气体介质的作用路径,从而提升探测灵敏度。CEAS的主要噪声来源于激光-腔耦合效率的低下和腔模幅度的起伏。光学反馈腔增强吸收光谱技术(OF-CEAS)基于光学反馈(Optical Feedback,OF)效应,将激光频率锁定到腔模频率上,提高了激光-腔的耦合效率。为了避免光学腔直接反射光引起光学反馈,传统的OF-CEAS大都采用三镜V型谐振腔。然而,实验发现当反馈相位控制恰当时,光学腔直接反射光并不会影响光学反馈,激光可以锁定到光学腔的谐振光上。因此,提出了基于线性F-P腔的OF-CEAS。利用透射腔模的对称性计算得到反馈相位控制的误差信号,实现了激光频率到连续101个腔模频率的锁定。最后对32×10^(-6)的甲烷标气进行检测,获得OF-CEAS吸收信号,评估得到的探测灵敏度可达0.54×10^(-6)(1σ)。 展开更多
关键词 激光光谱 腔增强吸收光谱技术 分布反馈式半导体激光器 光学反馈 线性F-P腔
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基于多轴差分光学吸收光谱探测的北京春季气溶胶垂直廓线 被引量：2
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作者 蒋诚 唐贵谦 +3 位作者 李启华 刘保献 王蒙 王跃思 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期265-271,共7页
气溶胶垂直廓线是评估污染物来源、输送等途径的必要手段。气溶胶污染对环境和人体健康带来直接的影响。该研究于2019年4—5月,利用中国科学院大气物理研究所(39.98°N,116.39°E)的地基多轴差分光学吸收光谱(MAX-DOAS)仪,对北... 气溶胶垂直廓线是评估污染物来源、输送等途径的必要手段。气溶胶污染对环境和人体健康带来直接的影响。该研究于2019年4—5月,利用中国科学院大气物理研究所(39.98°N,116.39°E)的地基多轴差分光学吸收光谱(MAX-DOAS)仪,对北京地区春季大气光谱垂直廓线进行了观测。凭借MAX-DOAS实时、在线、连续的观测优势,能有效的对气溶胶进行监测。MAX-DOAS基于最优估算法(OEM)以及最小二乘光谱拟合法,并以辐射传输模型SCIATRAN作为前向模型,利用海德堡廓线(HEIPRO)算法反演得到气溶胶消光系数的垂直廓线,通过对气溶胶消光系数在其路径的积分获得气溶胶光学厚度(AOD)。利用地基太阳光度计观测的AOD和高塔观测的颗粒物质量浓度垂直廓线,分别与MAX-DOAS观测的AOD和气溶胶消光系数垂直廓线进行对比,验证MAX-DOAS算法的适用性。研究结果表明,MAX-DOAS与太阳光度计观测AOD结果,相关系数为0.92,斜率为0.89。三层气溶胶消光系数与PM_(2.5)质量浓度的皮尔森相关系数从低处到高处分别达到0.69(60 m),0.77(160 m)和0.75(280 m)。并且,将气溶胶平均消光系数和对应三层(60,160和280 m)的PM_(2.5)平均质量浓度对比,发现两者趋势一致。同样的,为了验证MAX-DOAS是否具备准确识别污染物的长距离输送的能力,我们通过Angstrom指数确定沙尘天气,通过计算梯度理查森数和边界层高度确定静稳天气,分析了在特殊天气条件下,MAX-DOAS能够对沙尘和静稳天气做出及时、准确的响应。分析气溶胶平均消光系数,发现气溶胶垂直廓线随高度升高呈现指数衰减变化的趋势,并且气溶胶消光系数均值在1.5 km高度处约为近地面的50%左右,而在1.5 km以上消光系数会随着高度的增加而快速减小。当高度达到2 km左右时,气溶胶消光系数均值下降到了0.1 km^(-1)。以上结果表明MAX-DOAS探测大气气溶胶垂直廓线具有较高的适用性。 展开更多
关键词 颗粒物污染 气溶胶 垂直廓线 地基多轴差分光学吸收光谱 相关性
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基于车载多轴差分吸收光谱技术对城市NO2污染分布和排放评估研究 被引量：4
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作者 刘浩然 胡启后 +4 位作者 谈伟 苏文静 陈羽佳 朱一芝 刘建国 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期11-19,共9页
二氧化氮(NO2)在大气光化学中发挥着重要作用,不仅参与了对流层臭氧(O3)的催化生成,同时也能促进生成二次气溶胶。NO2作为交通运输和工业过程中的重要排放产物,通常也被视为一种评估人为污染源排放的指示物,因此,开展城市NO2分布与排放... 二氧化氮(NO2)在大气光化学中发挥着重要作用,不仅参与了对流层臭氧(O3)的催化生成,同时也能促进生成二次气溶胶。NO2作为交通运输和工业过程中的重要排放产物,通常也被视为一种评估人为污染源排放的指示物,因此,开展城市NO2分布与排放研究对于城市大气污染管控与治理具有重要意义。2018年1月和2月期间,基于车载多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)对衡水市区开展了4次走航观测实验,获取了衡水市区环城路上对流层NO2垂直柱浓度(VCD)的空间分布,其浓度范围为0.89×10^15~56.33×10^15 molecule·cm^-2,均值在22.42×10^15~30.20×10^15 molecule·cm^-2。观测结果表明衡水市NO2污染源主要分布在城外东南方向的工业聚集区,以及市区环城路东部的立交桥路段;而城市西部和北部则较为干净,当风场来自该区域会对污染源区起到一定的清洁作用,可使源区NO2浓度降低20%以上。航测期间进行了站点对比观测,综合两者的观测结果评估了衡水市东部污染区域的相对贡献,其NO2含量比西部洁净区域高出了30.1%~61.9%、贡献值高7.89×10^15~13.32×10^15 molecule·cm^-2。将NO 2城市分布与WRF模式模拟的气象数据相结合,可计算出目标区域的NO2本地排放通量为0.86×10^24 molecule·s^-1,该结果相对较低,一方面说明衡水市区相对于其他研究区域,其NO2污染源并非在集中在市区内部;另一方面是因为本次实验研究区域的面积仅有50 km^2,远小于其他研究的城市区域范围。对于实验测得的衡水市区输出总通量,其中96.16%来源于外部传输,3.84%为本地排放造成,进一步证明了衡水市NO2主要污染源位于城外。通过实验期间衡水市区的后向轨迹气团与OMI卫星的NO2平均结果可看出,衡水市除城市东部和东南部的本地污染源外,也受到了北部的保定、廊坊和西北部的石家庄等地的污染传输影响。总体来看,车载多轴差分吸收光谱技术对于城市NO2等污染气体的源区确认、污染贡献评估和排放通量计算方面有较出色的应用前景。 展开更多
关键词 车载多轴差分吸收光谱技术 NO2 空间分布 排放通量
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