QUMA LOPAP 二氧化氮分析儀

NO2是一種重要的大氣痕量氣體，它直接影響健康，且是臭氧（O3）的主要，并直接導(dǎo)致了城市環(huán)境中“熱霧”的形成。此外，被氧化的NO2形成硝酸(HNO3)，直接導(dǎo)致環(huán)境酸化（酸雨）。城市NO2濃度已經(jīng)超過(guò)了2010年歐盟規(guī)定的20 ppb的閾值，其原因仍在討論中。

由于其研究的重要性，全國(guó)網(wǎng)絡(luò)臺(tái)站均對(duì)NO2進(jìn)行著常規(guī)監(jiān)測(cè)。然而，目前主流的商業(yè)儀器均被一個(gè)重要的、大家所熟知的正干擾所影響（見(jiàn)圖1）。鑒于這些干擾的存在，科研領(lǐng)域所用的儀器采用光解轉(zhuǎn)換器（如“藍(lán)光”二極管）取代鉬轉(zhuǎn)化器，消除了許多已知的干擾。但是，這些儀器在嚴(yán)重污染的大氣條件下還可受到顯著負(fù)干擾影響（見(jiàn)圖2）。

大氣中NO2濃度在幾個(gè)ppt(10-12)和幾百ppb (10-9)之間變化，因此，NO2分析儀除了具有高選擇性，同時(shí)也需要具有大的動(dòng)態(tài)量程?；谶@些要求，一個(gè)新的超靈敏的NO2-LOPAP儀器被研制出來(lái)。

測(cè)量原理

LOPAP(Long Path Absorption Photometer):長(zhǎng)光路差分吸收光譜技術(shù)整合濕化學(xué)取樣方法。

LOPAP分析儀(Long Path Absorption Photometer)是濕化學(xué)原位測(cè)定裝置，通過(guò)化學(xué)方法將被測(cè)氣態(tài)NO2轉(zhuǎn)化為疊氮化物，通過(guò)測(cè)量長(zhǎng)路徑下的光吸收確定NO2濃度。特殊特氟隆管（Teflon AF2400）作為長(zhǎng)徑吸收池，其中光可被全反射被傳遞，所以靈敏度非常高（檢測(cè)限低至2 ppt）。為了消除采樣時(shí)可能出現(xiàn)的潛在影響（如取樣管路內(nèi)的反應(yīng)），通過(guò)一個(gè)外部取樣模塊元直接收集大氣中NO2并進(jìn)行測(cè)量。能夠干擾測(cè)量結(jié)果的臭氧(O3)和亞硝酸(HONO)可以被上游臭氧洗滌器中的水靛藍(lán)溶液有效去除；作為儀器可選的擴(kuò)展裝置，此方法可以用于測(cè)量大氣中O3濃度(Peters et al., 2012)。

技術(shù)參數(shù)

性能測(cè)試

圖1：標(biāo)準(zhǔn)的NOx-化學(xué)發(fā)光儀 與 鉬轉(zhuǎn)換器 和DOAS分析儀的內(nèi)部比較(Villena at al., 2012)。

圖2：標(biāo)準(zhǔn)的NOx-化學(xué)發(fā)光儀 與 光解轉(zhuǎn)換器和DOAS分析儀的內(nèi)部比較。

圖3：NO2-LOPAP儀器的響應(yīng)，精度和監(jiān)測(cè)范圍的測(cè)試

 圖3:NO2-LOPAP所顯示的是線性響應(yīng)，并且覆蓋了所有大氣情況下的寬動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍2 pptv~300 ppbv；通過(guò)縮短光學(xué)測(cè)量室的長(zhǎng)度，可以擴(kuò)展其測(cè)量范圍至ppmv級(jí)。高靈敏度可以測(cè)量極低水平的NO2，如極地條件下。

圖4:在中度大氣污染的城市大氣條件下，該儀器與化學(xué)發(fā)光儀和光解轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了成功對(duì)比.

  圖4：NO2-LOPAP在城市大氣中化學(xué)發(fā)光儀和光解轉(zhuǎn)換器相比較(Villena at al., 2011).

圖5:在非常復(fù)雜光霧條件下，通過(guò)霧室， 該分析儀的測(cè)量結(jié)果與FTIR等的測(cè)量結(jié)果做了對(duì)比，其它商業(yè)NO2分析儀受到的干擾非常明顯。

圖5：NO2-LOPAP與FTIR的霧室對(duì)比。加入不同微量物質(zhì)并且混合照射紫外光模擬復(fù)雜大氣氣體條件，研究使用不同的商業(yè)NO 2分析儀的干擾情況(Villena at al.,2012)。

參考文獻(xiàn)

Villena, G., I. Bejan, R. Kurtenbach, P. Wiesen and J. Kleffmann: Development of a new Long Path Absorption Photometer (LOPAP) Instrument for the Sensitive Detection of NO2 in the Atmosphere, Atmos. Meas. Tech., 2011, 4, 1663-1676.?Villena, G., I. Bejan, R. Kurtenbach, P. Wiesen and J. Kleffmann: Interferences of commercial NO2 instruments in the urban atmosphere and in a smog-chamber, Atmos. Meas. Tech., 2012, 5, 149-159.

Peters, S., I. Bejan, R. Kurtenbach, G. Villena, P. Wiesen, and J. Kleffmann: Development of a new LOPAP Instrument for the Detection of O3 in the Atmosphere, Atmos. Environ., 2012, 67, 112-119.

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