LOPAP®-03（NO2）二氧化氮分析儀

NO₂是一種重要的大氣痕量氣體，它直接影響健康，且是臭氧（O₃）的主要先驅(qū)，并直接導(dǎo)致了城市環(huán)境中“熱霧”的形成。此外，被氧化的NO₂形成硝酸(HNO₃)，直接導(dǎo)致環(huán)境酸化（酸雨）。城市NO₂濃度已經(jīng)超過了2010年歐盟規(guī)定的20ppb的閾值，其原因仍在討論中。

由于其研究的重要性，全國網(wǎng)絡(luò)臺站均對NO₂進行著常規(guī)監(jiān)測。然而，目前主流的商業(yè)儀器均被一個重要的、大家所熟知的正干擾所影響（見圖1）。鑒于這些干擾的存在，科研領(lǐng)域所用的儀器采用光解轉(zhuǎn)換器（如“藍光”二極管）取代鉬轉(zhuǎn)化器，消除了許多已知的干擾。但是，這些儀器在嚴(yán)重污染的大氣條件下還可受到顯著負(fù)干擾影響（見圖2）。

大氣中NO₂濃度在幾個ppt(10^-12)和幾百ppb (10^-9)之間變化，因此，NO₂分析儀除了具有高選擇性，同時也需要具有大的動態(tài)量程。基于這些要求，一個新的超靈敏的NO₂-LOPAP儀器被研制出來。

測量原理

LOPAP(Long Path Absorption Photometer):長光路差分吸收光譜技術(shù)整合濕化學(xué)取樣方法。

LOPAP分析儀(Long Path Absorption Photometer)是濕化學(xué)原位測定裝置，通過化學(xué)方法將被測氣態(tài)NO₂轉(zhuǎn)化為疊氮化物，通過測量長路徑下的光吸收確定NO₂濃度。特殊特氟隆管（Teflon AF2400）作為長徑吸收池，其中光可被全反射被傳遞，所以靈敏度非常高（檢測限低至2 ppt）。為了消除采樣時可能出現(xiàn)的潛在影響（如取樣管路內(nèi)的反應(yīng)），通過一個外部取樣模塊元直接收集大氣中NO₂并進行測量。能夠干擾測量結(jié)果的臭氧(O₃)和亞硝酸(HONO)可以被上游臭氧洗滌器中的水靛藍溶液有效去除；作為儀器可選的擴展裝置，此方法可以用于測量大氣中O₃濃度(Peters et al.， 2012)。

技術(shù)參數(shù)

性能測試

圖1：標(biāo)準(zhǔn)的NOx-化學(xué)發(fā)光儀與鉬轉(zhuǎn)換器和DOAS分析儀的內(nèi)部比較(Villena at al.， 2012)。

圖2：標(biāo)準(zhǔn)的NOx-化學(xué)發(fā)光儀與光解轉(zhuǎn)換器和DOAS分析儀的內(nèi)部比較。

圖3:NO₂-LOPAP所顯示的是線性響應(yīng)，并且覆蓋了所有大氣情況下的寬動態(tài)測量范圍2 pptv~300 ppbv；通過縮短光學(xué)測量室的長度，可以擴展其測量范圍至ppmv級。高靈敏度可以測量極低水平的NO₂，如極地條件下。

圖4:在中度大氣污染的城市大氣條件下，該儀器與化學(xué)發(fā)光儀和光解轉(zhuǎn)換器進行了成功對比.

圖5:在非常復(fù)雜光霧條件下，通過霧室，該分析儀的測量結(jié)果與FTIR等的測量結(jié)果做了對比，其它商業(yè)NO₂分析儀受到的干擾非常明顯。

研究使用不同的商業(yè)NO ₂分析儀的干擾情況(Villena at al.，2012)。

參考文獻

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.