Quma NO2-LOPAP NO2分析仪应用对比

发布时间：2020-03-18

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NO₂是一种重要的大气痕量气体，它直接影响健康，且是臭氧（O₃）的主要先驱，并直接导致了城市环境中“热雾”的形成。此外，被氧化的NO₂形成硝酸(HNO₃)，直接导致环境酸化（“酸雨”）。城市NO₂浓度已经超过了2010年欧盟规定的20 ppb的阈值，其原因仍在讨论中。

由于其研究的重要性，全国网络台站均对NO₂进行着常规监测。然而，目前主流的商业仪器均被一个重要的、大家所熟知的正干扰所影响（见图1）。鉴于这些干扰的存在，科研领域所用的仪器采用光解转换器（如“蓝光”二极管）取代钼转化器，消除了许多已知的干扰。但是，这些仪器在严重污染的大气条件下还可受到显著负干扰影响（见图2）。

图1：标准的NOx-化学发光仪与钼转换器和DOAS分析仪的内部比较(Villena at al., 2012)。

正干扰是由某种活性氮(NOy)所引起的。

图2：标准的NOx-化学发光仪与光解转换器和DOAS分析仪的内部比较。

负干扰是由转换器中光化学仪器所产生的过氧化自由基引起的(Villena at al., 2012)。

大气中NO₂浓度在几个ppts (10^-12)和几百ppb (10^-9)之间变化，因此，NO₂分析仪除了具有高选择性，同时也需要具有大的动态量程。基于这些要求，一个新的超灵敏的NO₂-LOPAP仪器被研制出来。

技术原理

LOPAP分析仪(Long Path Absorption Photometer)是湿化学原位测定装置，通过化学方法将被测气态NO₂转化为叠氮化物，通过测量长路径下的光吸收确定NO₂浓度。特殊特氟隆管（Teflon AF2400）作为长径吸收池，其中光可被全反射被传递，所以灵敏度非常高（检测限低至2 ppt）。为了消除采样时可能出现的潜在影响（如取样管路内的反应），通过一个外部取样模块元直接收集大气中NO₂并进行测量。能够干扰测量结果的臭氧(O₃)和亚硝酸(HONO)可以被上游臭氧洗涤器中的水靛蓝溶液有效去除；作为仪器可选的扩展装置，此方法可以用于测量大气中O₃浓度(Peters et al., 2012)。

性能指标

空气流速	0.5 L/min
吸收路径长度	0.1~6   m
测量范围	0.002~300 ppbv
时间分辨率(10-90 %)	3~6 min
精度	±(0.5 % + DL)
准确度	±(10 % + DL)
检测范围(DL)	2 pptv (6分钟 时间分辨率)
干扰因素	对已经测试过的痕量气体，可忽略

NO2-LOPAP所显示的是线性响应，并且覆盖了所有大气情况下的宽动态测量范围2 pptv~300 ppbv（见图3）；通过缩短光学测量室的长度，可以扩展其测量范围至ppmv级。高灵敏度可以测量极低水平的NO2，如极地条件下。

图3：NO₂-LOPAP仪器的响应，精度和监测范围的测试

在中度大气污染的城市大气条件下，该仪器与化学发光仪和光解转换器进行了成功对比（见图4）。

图4：NO₂-LOPAP在城市大气中化学发光仪和光解转换器相比较(Villena at al., 2011)

此外，在非常复杂光雾条件下，通过雾室，该分析仪的测量结果与FTIR等的测量结果做了对比（见图5），其它商业NO₂分析仪受到的干扰非常明显(Villena et al., 2012)。

图5：NO₂-LOPAP与FTIR的雾室对比。

加入不同微量物质并且混合照射紫外光模拟复杂大气气体条件，研究使用不同的商业NO ₂分析仪的干扰情况(Villena at al.,2012)。

生产厂家：德国 QUMA

参考文献

Villena, G., I. Bejan, R. Kurtenbach, P. Wiesen and J. Kleffmann: Development of a new Long Path Absorption Photometer (LOPAP) Instrument for the Sensitive Detection of NO2 in the Atmosphere, Atmos. Meas. Tech., 2011, 4, 1663-1676.

Villena, G., I. Bejan, R. Kurtenbach, P. Wiesen and J. Kleffmann: Interferences of commercial NO2 instruments in the urban atmosphere and in a smog-chamber, Atmos. Meas. Tech., 2012, 5, 149-159.

Peters, S., I. Bejan, R. Kurtenbach, G. Villena, P. Wiesen, and J. Kleffmann: Development of a new LOPAP Instrument for the Detection of O3 in the Atmosphere, Atmos. Environ., 2012, 67, 112-119.

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