LOPAP®-03(NO2)二氧化氮分析仪
NO2是一种重要的大气痕量气体,它直接影响健康,且是臭氧(O3)的主要先驱,并直接导致了城市环境中“热雾”的形成。此外,被氧化的NO2形成硝酸(HNO3),直接导致环境酸化(酸雨)。城市NO2浓度已经超过了2010年欧盟规定的20 ppb的阈值,其原因仍在讨论中。
由于其研究的重要性,全国网络台站均对NO2进行着常规监测。然而,目前主流的商业仪器均被一个重要的、大家所熟知的正干扰所影响(见图1)。鉴于这些干扰的存在,科研领域所用的仪器采用光解转换器(如“蓝光”二极管)取代钼转化器,消除了许多已知的干扰。但是,这些仪器在严重污染的大气条件下还可受到显著负干扰影响(见图2)。
大气中NO2浓度在几个ppt(10-12)和几百ppb (10-9)之间变化,因此,NO2分析仪除了具有高选择性,同时也需要具有大的动态量程。基于这些要求,一个新的超灵敏的NO2-LOPAP仪器被研制出来。
测量原理
LOPAP(Long Path Absorption Photometer):长光路差分吸收光谱技术整合湿化学取样方法。
LOPAP分析仪(Long Path Absorption Photometer)是湿化学原位测定装置,通过化学方法将被测气态NO2转化为叠氮化物,通过测量长路径下的光吸收确定NO2浓度。特殊特氟隆管(Teflon AF2400)作为长径吸收池,其中光可被全反射被传递,所以灵敏度非常高(检测限低至2 ppt)。为了消除采样时可能出现的潜在影响(如取样管路内的反应),通过一个外部取样模块元直接收集大气中NO2并进行测量。能够干扰测量结果的臭氧(O3)和亚硝酸(HONO)可以被上游臭氧洗涤器中的水靛蓝溶液有效去除;作为仪器可选的扩展装置,此方法可以用于测量大气中O3浓度(Peters et al., 2012)。
技术参数
空气流速 | 0.5 L/min |
吸收路径长度 | 0.1-6 m |
测量范围 | 0.002-300 ppb |
时间分辨率(10-90 %) | 3-6 min |
精度 | ±(0.5 % + DL) |
准确度 | ±(10 % + DL) |
检测范围(DL) | 2 ppt (6分钟分辨率) |
干扰因素 | 无特殊痕量气体干扰 |
性能测试
图1:标准的NOx-化学发光仪 与 钼转换器 和DOAS分析仪的内部比较(Villena at al., 2012)。
图2:标准的NOx-化学发光仪 与 光解转换器和DOAS分析仪的内部比较。
![10.1.png 10.1.png](https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/b9aad2b8-f021-412e-a680-c209fe9671fe.jpg)
图3:NO2-LOPAP所显示的是线性响应,并且覆盖了所有大气情况下的宽动态测量范围2 pptv~300 ppbv;通过缩短光学测量室的长度,可以扩展其测量范围至ppmv级。高灵敏度可以测量极低水平的NO2,如极地条件下。
图4:在中度大气污染的城市大气条件下,该仪器与化学发光仪和光解转换器进行了成功对比.
![10.2.png 10.2.png](https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/c2084160-7082-44ea-8be4-76e9469675b2.jpg)
图5:在非常复杂光雾条件下,通过雾室, 该分析仪的测量结果与FTIR等的测量结果做了对比,其它商业NO2分析仪受到的干扰非常明显。
![10.3.png 10.3.png](https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/e39dd084-d0d8-4929-9070-43534a01671f.jpg)
研究使用不同的商业NO 2分析仪的干扰情况(Villena at al.,2012)。
参考文献
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.