大气NO3自由基和N2O5的高灵敏探测方法研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61575206
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0507.光谱信息学
- 结题年份:2019
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2019-12-31
- 项目参与者:江宇; 吴丰成; 杨靖文; 王丹; 杏兴彪; 伍军; 李治艳;
- 关键词:
项目摘要
NO3 radical is known as a dominant oxidant in the atmosphere at night, its chemical process attracts more and more attentions. N2O5 is an important reaction intermediate in nocturnal nitrogen oxidation process, and also temporary reservoir for NO3 radical. Due to the extremely low concentration and the limitation of the detection method of NO3 radical and N2O5, the data for concentration measurement and nocturnal chemical process research of NO3 radical and N2O5 in different atmospheric condition is insufficient, its atmospheric chemical behavior has lots of uncertainty. . This project is aimed to utilize the diode laser cavity ring-down (CRD) spectroscopy for the high sensitivity quantitative detection of atmospheric NO3 radical and N2O5. A dual-cavity ring-down detection system is built, which uses the diode laser as light source, and the influence caused by different system parameter for NO3 radical and N2O5 measurement is tested. The method of calibration of the loss in the inlet system is discussed, and the accurate measurement of the loss is carried out for the CRD system. After studying the NO3 radical and N2O5 detection sensitivity by CRD technology, synchronous real-time online measurement of NO3 radical and N2O5 with high sensitivity and high time resolution are achieved. Using the steady state approximation, NO3 radical and N2O5 steady-state lifetimes in different environment are analyzed. Nighttime loss mechanism of NO3 radical and N2O5 uptake coefficients are investigated, and further analysis of NO3 radical and N2O5 nocturnal chemical process are carried out.
NO3自由基是夜间大气最重要的氧化剂,其化学过程备受关注;N2O5是氮氧化物夜间大气化学过程中重要的反应中间体,也是NO3自由基的临时储库。由于它们的浓度比较低及一般探测方法的局限性,大气NO3和N2O5的测量方法及其夜间化学过程研究都相当缺乏,其大气化学行为具有较多不确定性。.本项目拟采用二极管激光腔衰荡光谱技术研究大气NO3自由基和N2O5高灵敏定量探测问题。建立二极管激光双腔式腔衰荡光谱(CRD)探测系统,研究系统参数对NO3和N2O5测量的影响;探究进气损耗标定方法,准确标定系统进气损耗。通过开展实验室CRD系统测量灵敏度研究,实现大气NO3和N2O5的同步实时在线高灵敏探测。采用稳态近似法分析不同环境下NO3和N2O5的稳态寿命,探究国际上普遍关注的NO3自由基夜间损耗机制和N2O5气溶胶表面多相沉降的摄取系数及其影响因素,并进一步分析NO3自由基和N2O5的夜间大气化学过程。
结项摘要
NO3自由基是夜间大气最重要的氧化剂,其化学过程备受关注;N2O5是氮氧化物夜间大气化学过程中重要的反应中间体,也是NO3自由基的临时储库。由于它们的浓度比较低及一般探测方法的局限性,大气NO3和N2O5的测量方法及其夜间化学过程研究都相当缺乏,其大气化学行为具有较多不确定性。.本项目基于二极管激光腔衰荡光谱方法开展了环境大气NO3自由基和N2O5的高灵敏探测技术研究。重点解决了低损耗采样、光源与高反腔的高效耦合、弱信号探测及数据处理等关键问题,研制了腔衰荡探测系统(NO3/N2O5-CRDS),实现了NO3自由基和N2O5的高灵敏测量,探测限分别为2.3ppt(2.5s)和3.1ppt(2.5s),测量误差分别为8%和15%。首次建立了NO3自由基和N2O5的采样损耗标定方法,突破了实验室N2O5的高纯度合成问题,解决NO3自由基没有标准气体的难题;研制了相应的标定系统,实现了对NO3/N2O5-CRDS探测系统进气损耗的准确标定。开展了综合外场观测实验,准确获得了不同大气条件下(京津冀/长三角,城市/郊区)NO3自由基和N2O5的浓度分布和变化特征;采用稳态近似法分析了不同环境下NO3自由基和N2O5的稳态寿命;探究了NO3自由基对BVOC氧化和N2O5气溶胶表面非均相反应的摄取系数及其影响因素,并进一步分析了NO3自由基和N2O5损耗速率及直接损耗占比,明确了夜间硝酸盐生成速率及NOx沉降机制。.本项目的开展解决了夜间大气化学过程的关键探测技术瓶颈,推动了夜间自由基化学研究的全面开展,提升了夜间大气化学研究能力,促进了对大气复合污染成因的精细认知,对于认识我国区域性污染形成和改善空气质量具有重要作用。
项目成果
期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
基于CRDS系统对北京夜间大气边界层NO_3自由基观测与分析
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:光谱学与光谱分析
- 影响因子:--
- 作者:王丹;胡仁志;谢品华;秦敏;杏兴彪
- 通讯作者:杏兴彪
Development of a portable cavity ring down spectroscopy instrument for simultaneous, in situ measurement of NO3 and N2O5
开发便携式腔衰荡光谱仪,用于同时原位测量 NO3 和 N2O5
- DOI:10.1364/oe.26.00a433
- 发表时间:2018
- 期刊:Optics Express
- 影响因子:3.8
- 作者:Li Zhiyan;Hu Renzhi;Xie Pinhua;Chen Hao;Wu Shengyang;Wang Fengyang;Wang Yihui;Ling Liuyi;Liu Jianguo;Liu Wenqing
- 通讯作者:Liu Wenqing
基于FPGA的腔衰荡信号采集与处理系统设计
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:量子电子学报
- 影响因子:--
- 作者:伍军;凌六一;谢品华;胡仁志;王丹;陈浩;杏兴彪
- 通讯作者:杏兴彪
应用于FAGE技术测量OH自由基的激光器波长修正方法研究
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:光谱学与光谱分析
- 影响因子:--
- 作者:杏兴彪;胡仁志;谢品华;陈浩;凌六一;王丹;伍军;李治艳
- 通讯作者:李治艳
二极管激光腔衰荡光谱技术测量大气NO2
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:光学学报
- 影响因子:--
- 作者:胡仁志;王丹;谢品华;陈浩;凌六一
- 通讯作者:凌六一
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其他文献
基于腔衰荡光谱技术测量夜间大气中五氧化二氮
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:光学学报
- 影响因子:--
- 作者:王丹;胡仁志;谢品华;刘小燕;李治艳;刘厚通;黄仙山;王东;赵光兴
- 通讯作者:赵光兴
低成本高分辨电化学传感技术探测大气NO_2的研究
- DOI:10.13671/j.hjkxxb.2018.0071
- 发表时间:2018
- 期刊:环境科学学报
- 影响因子:--
- 作者:徐雨;凌六一;谢品华;胡仁志;李治艳;陈浩
- 通讯作者:陈浩
基于O_2-O_2吸收的非相干宽带腔增强吸收光谱浓度反演方法研究
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:Acta Physica Sinica
- 影响因子:1
- 作者:秦敏;段俊;胡仁志;吴丰成
- 通讯作者:吴丰成
超高分辨差分吸收光谱技术测量火焰中OH自由基
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:光谱学与光谱分析
- 影响因子:--
- 作者:许振宇;刘文清;谢品华;胡仁志;阚瑞峰;刘宇;司福祺
- 通讯作者:司福祺
适用于ppb 量级NO2检测的低功率蓝光二极管光声技术研究
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:物理学报
- 影响因子:--
- 作者:靳华伟;胡仁志;谢品华;陈浩;李治艳;王凤阳;王怡慧;林川
- 通讯作者:林川
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