基于激光吸收光譜技術的農(nóng)田氨揮發(fā)研究

闕華禮，楊文亮，信秀麗，馬東豪，張先鳳，朱安寧*

1. 封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)實驗站，土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室，中國科學院南京土壤研究所，江蘇 南京 210008 2. 中國科學院大學，北京 100049

引 言

氨揮發(fā)是氮肥施入農(nóng)田后氮素損失的重要途徑，也是大氣中氨氣的主要來源。研究報道2010年我國農(nóng)田施肥產(chǎn)生的氨氣排放量高達448萬噸，約占當年氮肥施用總量的15%[1]。精準計算農(nóng)田氨氣排放速率的關鍵是高精度監(jiān)測農(nóng)田上方空氣中氨氣濃度。目前的測定方法，主要有酸吸收法、光譜分析法。酸吸收法采樣時間長，難以獲取氨揮發(fā)日內(nèi)動態(tài)變化規(guī)律。此外，氨氣吸附性強，極易粘附在采樣管壁上，造成采樣誤差[2]。光譜分析法具有高靈敏、高分辨、快速檢測的優(yōu)點，在農(nóng)田痕量氨監(jiān)測方面得到了廣泛的應用。

應用于農(nóng)田痕量氨氣光譜檢測的技術主要包括傅里葉紅外光譜技術、差分光學吸收光譜技術、可調(diào)諧激光吸收光譜技術。傅里葉變換光譜技術使用寬帶光譜，可同時高靈敏檢測多種氣體，但設備體積龐大，不便攜帶，難以在農(nóng)田環(huán)境中使用[3]。差分光學吸收光譜技術通過修訂Beer-lambert定律消除實際測定環(huán)境下瑞利散射、米氏散射及其他氣體對測定的影響來定量氨氣濃度。使用寬波段光源還可同步測量多種氣體，但光譜分辨率較低，且測定時易受水汽和氣溶膠的影響[4]。可調(diào)諧半導體激光器具有窄線寬、波長掃描快、室溫工作等特性[5]，基于開放光程可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(tunable diode laser absorption spectroscopy，TDLAS)是目前氨濃度測定領域的新技術。……