NO2分子高靈敏度痕量探測技術(shù)研究

董美麗，徐學(xué)哲，趙衛(wèi)雄，顧學(xué)軍，胡長進(jìn)，蓋艷波，高曉明，黃 偉，張為俊

(中國科學(xué)院 安徽光學(xué)精密機械研究所，安徽 合肥230031)

引言

NO2具有很強的活性，在對流層和平流層臭氧化學(xué)和生物地球化學(xué)循環(huán)中起著重要作用，是現(xiàn)代城市大氣中主要污染物之一。NO2影響臭氧和HONO的形成[1]，進(jìn)而對空氣質(zhì)量，酸沉降及大氣氧化劑、自由基的形成產(chǎn)生影響。隨著距污染源遠(yuǎn)近的不同，大氣中NO2的濃度變化很大，在干凈大氣中NO2濃度約為十幾個pmol/mol，而在高污染條件下NO2的濃度可以達(dá)到幾百個nmol/mol。為了實現(xiàn)NO2的準(zhǔn)確測量，需要發(fā)展高靈敏度、高時空分辨率的檢測技術(shù)。

目前最常用的NO2測量方法是化學(xué)發(fā)光法，NO2通過鉬轉(zhuǎn)化爐(300 ℃～350 ℃)或者光解的方式轉(zhuǎn)化成NO，NO與O3反應(yīng)生成激發(fā)態(tài)的NO2，激發(fā)態(tài)NO2衰減到較低的能量狀態(tài)時便會發(fā)光，實現(xiàn)NO2的探測，檢測限可以達(dá)到十幾個pmol/mol[2]。對于鉬轉(zhuǎn)化爐方式，測量結(jié)果會受到NOy(如HONO、HNO3、PAN、CH3ONO、RONO2等)熱解的影響[3]；而對于光解的方法，會受到自由基的干擾。發(fā)光氨方法也是一種較為常用的NO2檢測方法，NO2與堿性的發(fā)光氨(Luminol)溶液反應(yīng)，發(fā)出420 nm的光，可實現(xiàn)5 pmol/mol的探測極限[4]。然而，該方法測量結(jié)果受發(fā)光氨溶液的組分、流速、濾膜的清潔程度等影響，而且在大氣環(huán)境下測量會受到O3和PAN的干擾。激光誘導(dǎo)熒光(LIF)與共振增強多光子電離(REMPI)2種技術(shù)可分別實現(xiàn)15 pmol/mol/10 s[5]和5 pmol/mol/20 s[6]的探測極限，選擇性好，但系統(tǒng)復(fù)雜昂貴，同時需要仔細(xì)的校準(zhǔn)與流量控制等。差分吸收光譜(DOAS)和可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)方法，探測極限幾十到幾百pmol/mol[7]，無需校準(zhǔn)，但需要較長的吸收光程，系統(tǒng)不夠緊湊。……