利用DOAS技术观测上海大气NO3自由基

【作者】 周斌；

【机构】 复旦大学环境科学与工程系；

【摘要】 NO3是夜间大气中一种重要自由基,对NOx的清除过程有着重要的影响。利用光谱分析技术对NO3测量是一种快速、有效、简便的方法,目前主要使用的方法是长程差分光学吸收光谱(DOAS)技术和腔衰荡光谱分析(CRDS)技术,两种技术都可以实现对NO3自由基的实时、在线、连续测量。本文简要介绍复旦大学环境系利用DOAS技术在上海市区对NO3进行的为期25天的连续观测。实验地点位于复旦大学校园内,DOAS系统的发射望远镜口径210mm,位于第四教学楼5楼平台,角反射镜位于680m以外东偏南的杨浦孵化基地#2楼,光路平均离地高度50m左右,中环线(在复旦段是地道,出口在光路以东100m左右,地面道路邯郸路主要以公交车和小型车为主)在角反射镜附近与光路大约呈450交叉穿过,实验使用150W的高压短弧氙灯作为光源,光谱仪型号为BRU741E-1024(美国B&W公司),探测器为1024象元的PDA,光谱采集范围400-800nm,光谱分辨率0.75nm,测量时间分辨率3分钟。利用NO3在623nm和662nm的吸收峰对其进行测量,为了尽量避免水汽对测量的影响,光谱分析波段为615-670nm,水汽在651nm附近仍然有较为强烈的吸收,对测量有比较大的影响,NO2在这个波段范围内有较弱的吸收,对测量有一定的影响,由于日间光解,NO3白天的浓度很低,因此,光谱分析时,利用每天下午15:00左右采集的光谱作为当天的参考光谱,数据分析从当天下午15:00一直到第二天清晨的6:00。由于水汽、NO2、灯谱结构、白天散射光中的夫琅禾费吸收结构对测量有影响,因此对光谱反演时,将上述四种吸收或结构一并考虑,作为一种"成分"进行拟合,即便如此,它们的变化仍然对NO3的反演结果有一定的影响,因此,有必要对数据进行必要的筛选,筛选主要考虑光谱拟合后的剩余残差,我们将残差方均根大于0.0008的拟合结果剔除,并且同时考虑夫琅禾费和灯谱结构的影响,根据这个筛选条件以及NO3的吸收截面大小,在光程为1360m时,系统对NO3的检测限大约10ppt,这个检测限对于高浓度的NO2污染区域,能够满足对NO3的测量分析。更多还原