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激光空气质量观测系统

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一、 研究背景及意义
空气质量,通常以空气质量指数来表示,通过监测空气中的主要污染物,包括细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)等六项污染物。
二、 系统配置
Aerodyne双激光气体监测仪(one laser---SO2; one laser--- O3和CO);CAPS NO2气体监测仪;DUSTMATE 大气颗粒物分析仪(同时监测PM2.5和PM10)。
该系统可固定时测量,亦可移动式(车载、机载或船载)测量。可布设多个气体进口同时测量。Aerodyne双激光气体监测仪,进气口多达16通道,并在进气口处安装活性钝化系统、惰性进气口、特殊渗透管路等,保证气体测量精度。
三、 部件及功能
1、 Aerodyne双激光气体监测仪
1) 双激光主机
具备两个连续波量子级联激光器,采用TDLAS技术。主机内置Peltier 元器件,可以将激光器温控到-19.8℃。除此之外,还具备冷凝循环装置(内含25%的乙醇水),用于控制多余的激光热量。吸收池为0.5L,光程为76m,温控在20-24℃,压力在40Torr。
2) 真空泵
对于更快的时间响应,使用Agilent TRISCROLL-600无油涡旋泵。 该泵提供60Hz电源、 500升/分钟的泵速,或50HZ电源、420升/分钟的泵速。该泵用于大气气体连续采样进行涡度相关通量的测量。配有自动隔离阀,以防止在发生电源故障时光学系统的污染。
3) Active Passivation System  活性钝化系统
活性钝化系统,将表面活性剂添加到仪器的入口,连续地涂覆入口壁,改善时间响应<1秒,并最小化SO2吸附管壁造成的损失。封闭系统由流量控制器,临界孔和冲击器组成,用于将可控量的表面活性剂输送到仪器。
4) 惰性进气口
采样接口,包括氟化硅胶涂层玻璃采样孔,可加热的进样箱(inertial inlet),抗粘性的PEA材质管路。为了防止颗粒对仪器造成的影响以及SO2的高反应活性,Aerodyne设计了特殊的颗粒分离过滤器,并且改装置可以减小管路中以及吸收池中的压力。Aerodyne能将压力降低到5.3-8kPa,正是基于该装置中的critical orifice。
5) Ammonia permeation tube渗透管
渗透管配有温度控制系统。
6) 多通道采样控制系统
该系统提供了以预定的时间表或通过外部激发对多个采样线进行采样的方法。 该系统是由TDLWintel仪器操作软件控制的开关和流量控制硬件的组合。硬件包括至少一个电动启动流量控制器和一个16位旋转取样阀。 每个阀门开关系统都是按客户要求定制的。 附加的硬件可能包括电子或气动控制阀和手动调节阀。
2、 CAPS NO2气体监测仪
采用空腔衰减相移技术(CAPS,Cavity Attenuated Phase Shift),在450nm可见光下吸收测量。可直接测量,不受其他气体的干扰,基本免维护。

3、 DUSTMATE大气颗粒物分析仪
采用专利的悬浮体散射仪。能够测试的颗粒物浓度高达数 mg/m3。可同时测量 TSP,PM 10, PM 2.5和PM 1


四、 精度指标

Aerodyne

1S

100S

SO2

200ppt

20ppt

O3

3ppb

1ppb

CO

0.1ppb

0.04ppb

 

CAPS

1S

10S

NO2

1ppb

0.1ppb

 

DUSTMATE

检测限

粒度范围

PM2.5

PM10

0.01 μg/ m3

0.5 20 微米直径

 



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