检测亚硝酸的仿真室SAPHIR j气氛

的活性羟基自由基(OH自由基)是关键物种在几乎所有的光化学反应负责退化和从大气中痕量气体的去除。在凌晨哦自由基的主要来源是近紫外线光解的亚硝酸(HONO)

已经夜里对流层中形成。不幸的是,气态和异构反应产生HONO只是知之甚少。为了研究大气HONO占主导地位的形成和破坏路径必须衡量HONO领域在不同的化学条件下(清洁空气大城市)使用敏感和特异HONO检测技术。在这个项目中一个新的光学仪器的原则不连贯的宽带Cavity-Enhanced吸收光谱(IBBCEAS)开发并应用于测量HONO仿真室SAPHIR j的气氛。

仪器

IBBCEAS仪器,光从明亮的非相干源(如短弧灯、大功率LED、等等)通过光传输稳定腔和分散光栅摄谱仪,检测到一个电荷耦合装置(CCD)检测器。测量原理结合了传统的光学吸收光谱学的简单性和鲁棒性增强腔衰荡光谱法开发的概念。广义同步光谱覆盖范围允许多个物种被发现和干扰大气成分占。

图1:仪器布局BBCEAS乐器

大道设置的示意图所示图(比较维纳布尔斯et al。(2006),列为et al。(2008),和Varma et al . (2009))。仪器由发射机单元和接收机单元,每个都包含一个腔镜的m .单位被放置在两端SAPHIR室,镜子分离d =(20±0.02)米。介质腔镜(Layertec GmbH)反射率约0.9983 375海里。发射器单元有两个温度稳定紫外发光二极管(οGmbH),它的输出是通过支导光管结合覆盖光谱范围从350 ~ ~ 400纳米。发光二极管的发射光过滤(Semrock FF01-377/50-25)之前由耦合腔在测量和监控的一小部分光到一个小参考谱仪(旅行车AS3648)。

接收单元的光线集中到纤维束和连接到25µm入口狭缝的摄谱仪(和或三叶草sr - 303 i - a, 1200线/毫米光栅,光谱分辨率0.21 nm)连接到冷却CCD探测器(和或牛顿DU920P-BU,紫外线增强照明,1024 x 255像素,26 x 26µm大小²)。镜反射率是定期校准使用校准光学发射机中的损失元素单元,可以进入光路的。收购1分钟的时间是用于所有测量。

IBBCEAS的高灵敏度是由于长期有效的吸收路径长度,由内部多次反射产生的光学谐振腔。的最大传输空腔只取决于反射率,R,镜子。仪器的有效路径长度= d /(第一轮),d是镜子分离的地方。因此,对于镜子的反射率R = 0.998和分离d = 20 m,有效的光学路径长度等于10公里。

图2:大气模拟室SAPHIR是定量的工具对流层化学在自然条件下的试验研究。设计特点:双壁聚四氟乙烯衬托缸,5米直径和长度20米,270米³体积。的光学路径BBCEAS仪器室的中心轴一起运行。

数据评估

气体混合物的灭绝(e)作为波长(λ)的函数分析的线性最小平方算法为了获得数量密度的气体成分吸收近紫外线(HONO和主要NO2):

在情商。(1)σi wavelength-dependent吸收截面(厘米²分子¹]i物种和镍的分子数密度[/厘米³];我,我₀腔的透射强度和没有吸收目标物种,分别和R是镜面反射率。

图3:上部面板:典型的吸收光谱测量与IBBCEAS系统SAPHIR室包括一个合适的eq。(2)测量数据。较低的面板:残差。

这里的数量密度HONO也没有₂,称为nHONO nNO₂检索通过拟合函数的测量消光系数ε_适合:

在σ_HONO和σ_二氧化氮代表相应的吸收截面,a, b, c和d是一个三阶多项式的四个未知数占未指明的额外损失(如背景吸收的未知的吸收体,瑞利和米氏散射)。

整体趋势和绝对浓度是好的协议IBBCEAS和标准仪器可以在SAPHIR之间。与时间有关的之间的协议HONO浓度发现LOPAP和IBBCEAS光学仪器的误差范围内。

引用

[1]维纳布尔斯,d S。,et al。(2006)。“高灵敏度的原位监测大气模拟使用非相干宽带cavity-enhanced吸收光谱室。“环境科学与技术40 (21):6758 - 6763。

[2]列为,T。,et al。(2008)。“非相干宽带cavity-enhanced在不久的紫外吸收光谱:应用HONO和二氧化氮。《环境科学与技术42:890 - 895。

[3]Varma, r . M。,et al。(2009)。“长光学腔大道监测大气痕量气体和气溶胶的灭绝。“达成。选择。48 (4):B159-B171。