前言

在过去的几十年间，大气氨，甲烷和氧化亚氮的测量已经引起了人们越来越多对于当地环境和气候变化的关注。这三种污染物最重要的人为来源就是农业。随着时间的推移，已经进行了一些研究来量化这些气体污染物的排放，基于不同测量原理的不同技术可以测量氨气、甲烷和氧化亚氮。

近年来开始使用光腔衰荡光谱（CRDS）技术量化排放，例如：农场、土地施肥、室内空气质量、生态系统中的温室气体通量及粪肥储存系统等应用场景。在农业环境中可能存在几种干扰物，有必要准确地报告其对现有测量技术的任何潜在的偏差和交叉干扰。

这项研究的目的是验证在农业环境下常见的高浓度潜在干扰气体存在时，所使用的CRDS仪器的可靠性。在实验室条件下测试了湿度、氨气和12种VOCs对CRDS分析仪G2103、G2509和G4301的影响，以验证这三款仪器在农业环境中应用的可靠性。

研究方法

实验中采用了三款型号的Picarro CRDS分析仪，即G2103、G4301和G2509（部分实验使用另一台G2509_2）。G2103分析仪扫描6548.5到6549.25 cm^-1以确定氨气和水的浓度。G2509分析仪可以同时检测氨气、氧化亚氮、甲烷和水等气体浓度，它使用了三个波长范围：6548.5到6549.25 cm^-1（与G2103相同）量化氨气；6562.4到6562.65 cm^-1量化氧化亚氮；6056.95到6058.9 cm^-1量化甲烷。所有仪器的测量频率均为0.5 Hz，仪器校准使用加压环境空气和已知目标气体浓度的气瓶。采用质子转移反应质谱仪（PTR-TOF-MS）测量VOCs的气体浓度。

使用下图中的实验装置进行干扰测试，气体的流量由质量流量控制器（MFC）控制。为了测试氨气对氧化亚氮测量值的干扰，相应地设置了MFC1,3,4来获取这两种气体的所需浓度。通过将MFC4设置为0，来确定氨气对甲烷和氧化亚氮背景水平的干扰。在实验过程中，选择了加压的环境空气来调节浓度，因为这比使用合成空气（不含甲烷和氧化亚氮）更接近现实的测量场景。加压空气中含有稳定浓度约7%的水汽，1 ppb的氨气，310 ppb的氧化亚氮和少量ppb级别的VOCs。比较不确定的是甲烷的浓度，平均为2 ppm，但不稳定。Setup B是为了研究不同VOCs和水对甲烷、氨气和氧化亚氮的本底测量的干扰，该部分由MFC1,2分流成两路的加压空气组成。

实验装置示意图