环境大气测量

1.大气· OH活性自由基的来源与作用大气· OH、· HO2活性自由基是大气光化学反应的引发剂和催化剂，对于城市灰霾的形成和对流层中O3的平衡起关键作用，其浓度等级可作为衡量大气自身氧化水平的重要指标。其中· OH自由基是大气化学中最活跃的氧化剂，能与大气中绝大多数组分发生化学反应。例如大气中的甲烷（CH4），可以快速与· OH自由基反应生成可溶解氧化物CH2O、CH3COOH发生沉降，因此，虽然每年有5.15× 1014g的CH4排入地球大气层，但· OH自由基可将其中的4.45× 1014g氧化，占CH4总量的80%以上，这使得CH4对全球温室效应的影响比排放量估算整整低了一个量级。从某种程度来看，· OH自由基决定了这些组分在地球大气层中的寿命和浓度。不仅如此，酸雨、对流层臭氧平衡、城市光化学烟雾以及二次气溶胶形成等过程都有· OH的参与。除此之外，· OH、O3还可以与大气中的烯烃反应生成醛，后者再与· OH自由基反应从而产生光化学烟雾中有毒且具有强烈刺激性的化合物过氧乙酰硝酸酯（PANs）。在低空对流层中，· OH的主要来源有两个：一是O3在320nm光波条件下光解产生的O(1D)与空气中水分子的反应，二是· HO2与氮氧化物以及臭氧的反应。但是，· OH自由基的平均寿命通常为几秒甚至更短，它在对流层的最大浓度仅有106~107个/cm3，且变化十分剧烈。· OH、· HO2自由基在大气光化学反应和光化学烟雾形成过程中的作用如图1.1所示。图1.1· OH、· HO2在大气光化学反应和光化学烟雾形成过程中的作用2.常见大气活性自由基· OH的检测手段直到20世纪90年代，测量对流层大气中· OH浓度的技术才逐渐成熟。英国Leed大学的Heard和Pilling教授在Chem.Rev.上撰写综述文章，全面评述了对流层中· OH的各项测量技术，包括：化学电离质谱技术（CIMS）、气体扩张激光诱导荧光技术（FAGE）、激光差分吸收光谱技术（DOAS）、14CO示踪技术、水杨酸吸收技术以及自旋捕获技术。表1.1给出了这几种测量方法的主要技术指标。表1.1· OH浓度测定的各种技术及指标测量技术LOD(个/cm3)准确度单次测量时间机载研究团队CIMS2´ 10520%30sY3+3FAGE2´ 10520%30sY6DOAS5~10´ 1057%300sN414CO示踪法2´ 10516%300sY1自旋-捕获法5´ 105 30%20minN1水杨酸吸收法10´ 10530~50%90minN2FAGE是一种在低压条件下测量大气活性自由基的激光诱导荧光技术（LIF），自其被提出以来，已经广泛应用于自由基的检测，成为测量大气自由基的有效方法之一。正常工作时，FAGE利用特定波长的激光束，使低能级的· OH自由基发生跃迁，通过检测其从高能级回落过程中产生的荧光，从而实现对于· OH自由基浓度的测量。DOAS是利用空气中气体分子的窄带吸收特性及强度来鉴别气体成分、推演气体浓度的一种技术，其测量原理基于Beer-Lambert定律：E… … … … … … … … … … … … （1.1）进而得到… … … … … … … … … … … … （1.2）14CO示踪技术最早由华盛顿州立大学于1979年报道，它是一种基于光稳态技术对· OH自由基进行研究的方法，利用· OH自由基对14CO的强氧化性，从而实现了对于· OH自由基的高灵敏度检测。对于自旋捕获技术和水杨酸吸收技术，则由于其在检测中所需的时间均大于20min，从而不适合应用于· OH自由基的连续在线检测。CIMS是一种利用· OH的化学特性对其进行检测的技术，其原位测量· OH的浓度是GeorgiaInstituteofTechnology的Eisele和Tannar在1989年发明的。CIMS对· OH进行测量的关键在于通过过量的SO2将其滴定，从而把· OH全部转化为H2SO4，再用NO3-离子通过化学电离方法把H2SO4电离为HSO4-离子，最终利用测量得到的NO3-与HSO4-离子的强度，完成对· OH的检测。其基本原理如下：… … … … … … … … … … （1.3）… … … … … … … … … … … （1.4）… … … … … … … … … ...（1.5）… … … … … … … … … （1.6）进而可以得到· OH的计算公式：… … … … … … … … … … （1.7）3.自主研发化学电离质谱测量· OH中科院大连化物所李海洋研究员带领的“快速分离与检测”课题组（102组）基于质谱检测核心技术，致力于发展用于在线、现场、原位快速分析的质谱新仪器和新方法，聚焦于化工生产、环境监测和临床医学精确诊断对高端在线质谱的迫切需求，注重技术创新，以“做有用的仪器”为至高追求，先后攻克了新型软电离源、高分辨质量分析器等在线质谱多项关键技术，并于2017年与金铠仪器（大连）有限公司共同建立质谱发展事业部，携手推动高端质谱技术的发展。近年来，团队先后获得在线质谱仪从设计、生产到应用全链条认证，成功搭建了台式质谱仪、便携式质谱仪、毒品现场鉴别离子阱质谱仪等多个系列产品线，并实现了定型产品“高灵敏光电离飞行时间质谱仪”出口美国、团队成功入选辽宁省兴辽英才计划“高水平创新创业团队”等多项创举。针对大气活性自由基· OH的检测难题，质谱发展事业部科研工作者基于垂直加速和双场加速聚焦技术，完全自主研发了一台大气压负离子直线式TOFMS用于大气活性自由基· OH在线监测，其结构示意图如图1.2所示。图1.2自行研制的大气压负离子直线式TOFMS的结构示意图基于CIMS技术的基本原理，针对大气活性自由基浓度低、寿命短等自身特点，利用63Ni放射源作为电离源，采用自由基转化反应管、试剂离子产生管与化学电离反应区相互平行同轴设计的结构，对自由基进行测量。如图1.3所示为同轴式自由基进样系统及电离源的反应原理图与结构设计图。图1.3同轴式· OH自由基进样系统及电离源的反应原理图基于上述CIMS检测方法，科研人员于2018年4月30日对大连市沙河口区中山路457号生物楼楼顶平台环境空气中· OH自由基进行了连续在线监测，时间范围为6:00~18:00。测试过程中每张质谱图采集5s，经过计算，得到环境空气中OH自由基浓度在一天内随时间的变化趋势如图1.4所示，所得监测结果与相关文献报道规律保持一致，且分析速度更具优势，展现了所发展CIMS的巨大应用潜力。图1.4环境空气中· OH自由基浓度在一天内随时间的变化4.结语由中科院大连化物所“快速分离与检测”课题组与金铠仪器（大连）有限公司共建的质谱发展事业部，采用CIMS技术设计研制了一套基于63Ni放射源的大气压化学电离源及进样系统，利用自行研制的大气压负离子TOFMS实现了对于大气中的超痕量· OH自由基的原位、实时、在线、连续测量，展现了其在大气环境领域的巨大应用前景。供稿来源：金铠仪器（大连）有限公司

项目内容：中国科学院广州地球化学研究所测量广州塔附近的大气氨通量，并进行实验比对项目时间：2023年9月项目地点：广州塔仪器安装项目意义&bull 空气质量监测：氨是一种有害气体，常常与空气污染和城市环境质量相关。通过在广州塔上安装氨激光开路分析仪，可以实时监测城市空气中的氨浓度，有助于评估空气质量，并提供数据支持，以采取必要的措施来改善空气质量。&bull 健康保护：氨的高浓度对人类健康有害，可能导致呼吸问题和其他健康问题。通过监测氨浓度，可以提前发现潜在的危险，采取措施来保护城市居民的健康。&bull 环境保护：氨还可以对周围的生态系统产生不利影响，对水体和土壤造成污染。通过监测氨的浓度，可以采取措施来减少氨的排放，降低对环境的不良影响。&bull 科学研究：广州塔上的氨监测数据可以用于科学研究，例如气象学、环境科学和大气化学。这些数据有助于研究氨在城市大气中的来源、传播和化学反应，从而更好地理解城市大气环境。&bull 污染源追踪：氨的监测可以帮助确定城市内潜在的氨排放源，这有助于政府和监管机构采取措施来减少污染源并加强环境管理。知识分享：通量塔的选址和建设原则在生态学、气象学和环境科学等领域，通量塔是一种用于测量大气层中气体和能量交换的设备。这些通量塔用于监测大气和地表之间的物质通量，例如水蒸气、二氧化碳、热量等，以了解生态系统和大气中的不同过程。通量塔通常包括一系列仪器和传感器，用于采集大气和地表参数的数据。选址和建设原则：&bull 代表性地点：通量塔的选址应考虑到它们所监测的生态系统或气象过程的代表性。选择代表性地点可以确保测量结果对于整个区域或生态系统有意义。&bull 最小扰动：通量塔的建设应尽量减少对周围环境的扰动。这包括减少人工结构对生态系统或气象过程的影响，以确保测量的准确性。&bull 高度选择：通量塔通常会建立在不同的高度，以测量气体和能量通量在大气中的垂直分布。选择适当的高度可以提供更全面的数据。&bull 安全考虑：通量塔的建设和维护应符合安全标准，以确保工作人员和环境的安全。通量塔在环境科学研究中起着重要作用，帮助科学家了解大气和生态系统之间的相互作用，以及气体和能量的交换过程。选择合适的位置和正确的建设原则对于获得准确和可靠的数据非常关键。

p　　2019年11月25日-27日，第30届中国国际测量控制与仪器仪表展览会(MICONEX2019)将在北京· 国家会议中心召开，同期将召开strong环境大气监测技术发展及应用论坛/strong。/pp　　Miconex作为国内率先建立以市场为导向、以学术、科技领衔的专业技术国际展会活动之一，从创办之初就以推进我国“制造强国”战略为主旨，发挥其30余年来“引领科技、支撑行业、促进交流和服务企业”的优势，在京、沪两地交替展演，有力地推动了我国测量控制与仪器仪表科技与产业的发展，提升了我国仪器仪表行业制造业的整体实力。/pp　　为紧跟时代发展，仪器信息网作为科学仪器行业领军网络平台，在MICONEX2019期间举办会议——strong环境大气监测技术发展及应用论坛/strong。/pp　　我们的日常生活离不开大气、环境。大气环境的好坏决定着人们的身体健康和生活质量，并且国家的国民经济也深受环境大气质量的影响,提高大气环境质量有利于国家可持续发展。但是，在经济建设快速发展过程中，不可避免地会在一定程度上对大气环境有破坏。因此治理大气环境是国家经济发展建设的关键。治理大气环境的前提是要对大气环境进行监测,实时监测大气环境可以很好的反应大气环境质量,并能够根据大气环境的监测结果建立一系列科学的预警或者治理机制。为及时了解我国大气监测发展现状，环境大气监测技术发展及应用论坛特邀请资深专家带来精彩报告。/pp　　主办单位：中国仪器仪表学会/pp　　承办单位：仪器信息网a href="https://www.instrument.com.cn/" target="_self" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 112, 192) "(www.instrument.com.cn)/span/a/pp　　北京大陆恒科贸发展有限责任公司/pp　　会议时间：2019年11月26日13:30-16:30/pp　　会议地点：北京国家会议中心/pp　　主题内容：/pp　　1. VOCs排放标准与环境管理新要求/pp　　2. 大气颗粒物源解析技术原理与应用/pp　　3. 固定污染源烟气连续监测技术要求及检测方法/pp　　4. 大气网格化/臭氧在线监测技术发展与应用/pp　　参会报名：/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/2fb5dd3a-21a6-414e-bd2c-161e2e09361a.jpg" title="报名.png" alt="报名.png"//pp style="text-align: center "　　strong扫码报名/strong/pp　　或点击链接报名：a href="http://bluemoon88.mikecrm.com/UucqF29" target="_self" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 112, 192) "http://bluemoon88.mikecrm.com/UucqF29/span/a/pp　　参会咨询：/pp　　联系人：魏先生，13552834693，weihh@instrument.com.cn/p