差分吸收光谱技术在环境监测中的理论和应用研究

发布时间：2024-04-27 05:31

　　环境监测伴随着全球环境问题的日益突出和环境保护事业的兴起而逐步发展成为一项独立的、多学科相互渗透的综合性科学事业。保护环境实现可持续发展成为新世纪经济发展的主题。大气中痕量气体和污染源排气的监测技术及仪器开发是环境治理的重要前提。本文根据光谱法测量大气中痕量气体的原理和技术,论述了差分光学吸收光谱技术(DOAS)在环境空气质量自动监测系统(AQMS)和烟气污染源排放自动监测系统中(CEMS)的理论与应用。 本文主要完成的创造性工作有以下几个方面: 1.差分光学吸收光谱法的关键技术之一是“宽带吸收”和“窄带吸收”的分离,本文在DOAS光谱差分分离技术中,首次采用了Savitzky -Golay数字滤波技术,与多项式分离技术相比,Savitzky -Golay方法不仅提高了气体浓度反演的准确度,而且将运算时间缩短了约8%,对实时监测很有利。 2.提出了一种新的浓度反演算法——差分吸收面积拟合法。由DOAS理论的基本公式推导出:测量的差分吸收光谱和参考差分吸收截面光谱所包含的面积具有线性关系。直接用差分吸收面积拟合法代替最小二乘方法,从而避免了光谱不同分辨率,光谱漂移、拉伸或压缩等因素对测量...

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图2-1光学吸收光谱法基本原理示意图

和被动光源仪器[93]。通常，DOAS技术主要是分析穿过一段开放长可见区的宽带光谱的特征。大气中的各种痕量气体或者污染源发出体显示了不同的吸收特征，从而我们可以在获得的光谱中根据不同演得到各种气体的浓度。OAS技术原理基本思想DOAS技术，就其本质来说是基于分子对光辐射的吸....

图2-2大气中的主要消光因素

[95-97]。图2-2大气中的主要消光因素

图2-3吸收截面与差分吸收截面

i，，表示随波长快速变化的“窄带”光谱部分，即差分吸收截面。如图2-3所示。图2-3吸收截面与差分吸收截面Rayleigh和Mie散射的消光系数以及系统的传输函数A也都表现为随波长而缓慢变化。定义变量'(λ)0I表示不包含差分吸收时的光强:(λ)(λ)(σ(λ)....

图2-4部分气体在紫外可见光谱区的吸收截面

因为只有一小部分大气的主要气体组分在200～460nm范围内被吸收，所以对分光光度计的分辨率要求也不像红外光谱法那样高。图2-4给出了部分痕量气体在250～700nm光谱范围内的吸收截面。除了只有NO2在400～500nm的光谱区域内有吸收，一般情况下，几乎在所有光谱段都会出....

本文编号：3965429