大气NO3自由基及N2O5高反腔光谱探测技术定标方法研究

批准号:
41905130
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
王丹
依托单位:
学科分类:
D0509.大气观测、遥感和探测技术与方法
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
大气NO3自由基和N2O5是夜间大气氧化反应能力的重要指标,其准确探测备受关注。系统标定是浓度准确测量的前提,考虑损耗随时间及环境条件变化显著特性,本项目基于腔衰荡光谱高灵敏度探测系统,同时利用氮氧化物间化学反应,拟发展一种满足外场测量条件下损耗实时准确修正的绝对定标方法。在此基础上,探究高纯度标气源合成方法,解决NO2高精度准确定量、系统同步定标及实时损耗修正等难题;并与相对定标方法对比及进行外场测试,进一步验证该方法的准确性。本项目可应用于普遍采样仪器,为大气NO3自由基、N2O5准确测量提供重要手段;同时有助于准确掌握夜间对流层大气氧化容量,为我国区域性灰霾夜间形成机制研究提供有力支撑。
英文摘要
he NO3 radical and N2O5 are the important indicators of atmospheric oxidation ability at night,and their accurate detection have drawn much attention. Calibration of the concentration is the premise of accurate detection. Taking account of the significant characteristics of loss change with time and environmental conditions, an absolute calibration method is proposed to meet the requirement of accurate measurement of loss under field conditions based on the high-sensitivity detection system of cavity ring-down spectroscopy and making use of chemical conversion of nitrous oxides. Exploring the synthesis method of high-purity standard gas, on this basis, the problem of accurate determination of NO2, simultaneous calibration of two gases and real-time calibration are solved. The accuracy of this calibration method was further verified by comparison with the relative calibration method under laboratory conditions and the field measurement conditions. In the end, the project can be applied to the universal sampling instrument to realize the highly sensitive detection of NO3 radical and N2O5 in the atmosphere. Moreover, the significance of this project lies in accurately grasping nocturnal atmospheric oxidation capacity in the troposphere and providing stronger support for regional haze formation mechanism research.
大气NO3自由基和N2O5是夜间大气氧化反应能力的重要指标,其准确探测备受关注,系统标定是浓度准确测量的前提。本项目主要解决了大气NO3自由基和N2O5高灵敏度探测标定的问题,发展了一种利用NO3自由基、NO及NO2间化学反应的绝对定标方法,为大气NO3自由基、N2O5高灵敏度探测提供了重要手段。项目研究中,针对NO2浓度准确定量测量问题,开展了激光器波长优化及腔结构合理设计,探究了衰荡时间提取算法对测量准确度的影响,采用Allan方差选取了最佳光谱采集时间,系统灵敏度达到了20ppt。针对纯度标气源制备及稳定输出研究问题,在实验室开展了N2O5固体源的合成,探究了合成方法、温度控制、干扰等问题,实现了标气源制备纯度大于95%及自由基稳定低浓度的输出。在此基础上,采用绝对损耗定标方法开展了对腔衰荡系统损耗的测量,解决了定标过程中复合反应干扰问题及定标气路设计等问题,最终获得腔衰荡系统整体传输效率约为74%±8%。开展相对损耗标定进行对比,与绝对损耗标定结果基本一致,进一步验证了CRDS系统进气效率标定的准确性。采用损耗定标修正的CRDS系统在合肥开展了NO3自由基和N2O5外场测量,验证定标准确性,实现了大气NO3自由基和N2O5高灵敏度准确测量。本项目的研究,建立了一种腔衰荡光谱系统损耗定标方法,可应用于普遍采样仪器,为大气NO3自由基、N2O5准确测量提供重要手段。本项目执行期间,发表SCI/EI论文6篇(其中SCI二区论文1篇),培养硕士研究生1名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Observations of N2O5 and NO3 at a suburban environment in Yangtze river delta in China: Estimating heterogeneous N2O5 uptake coefficients
中国长江三角洲郊区环境中 N2O5 和 NO3 的观测:估算异质 N2O5 吸收系数
DOI:10.1016/j.jes.2020.04.041
发表时间:2020
期刊:Journal of Environmental Sciences
影响因子:6.9
作者:Li Zhiyan;Xie Pinhua;Hu Renzhi;Wang Dan;Jin Huawei;Chen Hao;Lin Chuan;Liu Wenqing
通讯作者:Liu Wenqing
Simultaneous measurement of NO and NO2 by dual-channel cavity photoacoustic spectroscopy technique
双通道腔光声光谱技术同时测量NO和NO2
DOI:10.1016/j.optlastec.2022.108589
发表时间:2022
期刊:Optics and Laser Technology
影响因子:5
作者:Hua-wei Jin;Lei Fang;Zhi-yan Li;Dan Wang
通讯作者:Dan Wang
Nighttime N2O5 chemistry in an urban site of Beijing in winter based on the measurements by cavity ring-down spectroscopy
基于腔衰荡光谱测量的北京城区冬季夜间 N2O5 化学
DOI:10.1007/s11869-021-01125-4
发表时间:2022-01
期刊:Air Quality, Atmosphere & Health
影响因子:--
作者:Zhiyan Li;Dan Wang;Pinhua Xie;Renzhi Hu;Hao chen;Chuan Lin
通讯作者:Chuan Lin
A novel calibration method for atmospheric NO3 radical via high reflectivity cavity
一种新的高反射率腔大气NO3自由基标定方法
DOI:10.1088/1361-6501/ab8833
发表时间:2020-05
期刊:Measurement Science and Technology
影响因子:2.4
作者:Wang Dan;Hu Renzhi;Xie Pinhua;Li Zhiyan
通讯作者:Li Zhiyan
Reactivity and Loss Mechanisms of NO3 and N2O5 at a Rural Site on the North China Plain
华北平原农村场地NO3和N2O5的反应性和损失机制
DOI:10.3390/atmos13081268
发表时间:2022-08
期刊:Atmosphere
影响因子:2.9
作者:Dan Wang;Pinhua Xie;Renzhi Hu;Zhiyan Li;Hao Chen;Huawei Jin
通讯作者:Huawei Jin
国内基金
海外基金
