上甸子区域大气本底站NO2柱浓度光谱反演及其变化特征

为了探究京津冀本底浓度地区NO₂这一重要空气污染物的变化特征,采用多轴差分吸收光谱技术（MAX-DOAS）在上甸子区域大气本底站开展了太阳散射光谱观测以及NO₂柱浓度反演研究。在NO₂的405～430nm特征谱段进行了定量光谱解析,并通过几何近似法计算了2009年7～9月NO₂对流层垂直柱浓度（VCD_trop）。观测期间NO₂ VCD_trop平均值和最大值分别为5.43×1015和7.15×1016 molec·cm-2。NO₂ VCD_trop日均值浓度水平较低,但总体上有上升趋势。NO₂ VCD_trop变化过程与风速风向关系密切：西南风时风速越小NO₂ VCD_trop越低,东北风对NO₂ VCD_trop有扩散稀释作用。NO₂ VCD_trop日变化形态总体上呈现为中午时段低、早晚较高的特征,并且傍晚峰值比早间峰值略高。上甸子站NO₂ VCD_trop浓度水平和日变化幅度相比北京城区同期观测结果明显偏小。NO₂ VCD_trop变化特征与河北香河和固城等污染相对较轻站点观测到的变化特征相一致。总之,MAX-DOAS能够有效监测区域本底大气的NO₂ VCD_trop,其变化特征与工业和交通排放、大气光化学过程、大气传输等复杂因素有关,还需积累更多数据和深入研究。     

多轴差分吸收光谱技术对冬季大气HONO垂直分布特征研究

HONO作为大气OH自由基的前体物和重要贡献源,影响着大气中污染物的氧化降解,控制着对流层大气的自净能力,对灰霾和光化学烟雾形成起到重要作用,同时受污染排放特征、垂直传输和混合、非均相反应和大气光氧化等影响,HONO具有明显的垂直分布特征,因此探究大气中HONO的垂直分布特征对于了解大气灰霾和光化学污染的形成和控制都十分重要。MAX-DOAS作为一种被动遥感技术,能够快速有效地获取大气中污染物的立体分布特征。采用MAX-DOAS仪器对合肥市科学岛2017年12月冬季大气HONO和NO₂进行了立体探测,通过基于最优估算的气溶胶和痕量气体廓线反演算法PriAM获取了两种气体的垂直分布特征。研究结果表明,在观测期间NO₂在近地面10 m内体积混合比（VMR）和垂直柱浓度(VCD)的范围分别在0.51×1011～20.5×1011 molecules·cm-3和6.0×1015～5.5×1016 molecules·cm-2,在垂直方向上其浓度主要集中在1 km内,且在近地面浓度混合均匀。HONO的VMR和VCD分别在0.03×1010～5.1×1010 molecules·cm-3和3.5×1014～7.0×1015 molecules·cm-2之间,浓度高值出现在100 m内,浓度随高度的升高而明显下降。通过对HONO和NO₂的对比发现,HONO/NO₂比值在0.17%～16.0%（VMR）和1.0%～25.0%(VCD)之间,表明研究期间HONO主要来自于NO₂的转化。对冬季一次典型污染过程（2017.12.26—2017.12.31）分析,HONO/NO₂的比值大于5%,且HONO的浓度值升高（大于0.26×1011 molecules·cm-3）,表明污染条件下NO₂向HONO的转化作用变强。结合风场信息研究发现,污染期间研究区域的NO₂和HONO浓度受到合肥市城区、安徽北部和西北部地区传输的影响。     

Production of nitric monoxide using pulsed discharges for a medicalapplication

Nitric monoxide (NO) is widely used in medical treatment of acute respiratory distress syndrome (ARDS). The production of NO is of interest to the medical community. In the present work, NO is generated by pulsed discharges between two rod electrodes in a mixture of nitrogen and oxygen. An arc discharge having a temperature of about 10000 K was produced, which was sufficient to generate NO. Some of the important parameters affecting the production of NO have been investigated. These include the percentage of O₂ (6-94%) in the mixture of Na and O₂, the energy of the discharge (0.5-12 J/pulse), the pulse repetition rate (0.54.5 pps) and the flow rate (1.35-5.4 l/min) of the gas mixture. NO₂ produced in the discharge was successfully changed to NO using a heated molybdenum tube, NO₂ must be extracted from the gas before clinical inhalation. The concentration of ozone was completely eliminated by bubbling the gas mixture through water. A maximum of NO and a minimum of NO₂ concentrations were generated when the proportion of O₂ in the gas mixture was in the range of 20-27%. The concentrations of NO and NO₂ increased with increasing pulse repetition rate and with decreasing flow rate of the mixture. In all cases, No₂ was effectively removed using a heated molybdenum tube     

多轴差分吸收光谱技术测量NO2对流层垂直分布及垂直柱浓度

研究了多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)的对流层NO₂垂直廓线及垂直柱浓度反演方法. 该方法采用了先反演气溶胶廓线, 然后在此基础上反演痕量气体垂直分布的两步反演方法. 其中痕量气体廓线反演时采用了非线性最优估算法, 使反演更少地依赖于先验信息, 更有利于自动获取痕量气体廓线. 首先研究了应用非线性最优估算法的痕量气体垂直廓线反演算法中权重函数、 先验廓线及其协方差矩阵的计算方法, 设计了适合于痕量气体垂直分布变化剧烈地区的迭代方案. 通过计算机仿真, 研究了算法重建盒子型和抬高型NO₂廓线的效果, 研究表明两种典型分布下算法都可以较好地重建2 km以下的NO₂分布, 在近地面的反演精度达到0.6%. 然后在低气溶胶、高气溶胶和抬高型气溶胶三种典型条件下, 研究了算法重建同一NO₂廓线的效果, 研究表明不同气溶胶条件下反演算法都可以得到相似的结果. 分析了错误的气溶胶状态对于NO₂廓线反演的影响以及反演算法的误差来源. 在合肥地区开展连续观测实验, 并将观测的NO₂垂直柱浓度与卫星对比, 相关性系数达到了0.85. 将MAX-DOAS反演的近地面NO₂ 浓度与长程DOAS 结果对比, 相关性系数达到0.76. 此外简化的MAX-DOAS痕量气体垂直柱浓度反演方法中常采用固定典型的气溶胶状态, 将两步法结果与简化方法结果进行对比, 两者的最大相对偏差为112%. 因此准确获取气溶胶状态, 尤其是气溶胶光学厚度, 对准确反演对流层NO₂垂直柱浓度十分必要. 关键词： 多轴差分吸收光谱 2垂直廓线')" href="#">对流层NO₂垂直廓线 2垂直柱浓度')" href="#">对流层NO₂垂直柱浓度 最优估算法     

Room temperature NO_2 gas sensing of Au-loaded tungsten oxide nanowires/porous silicon hybrid structure

In this work, we report an enhanced nitrogen dioxide(NO_2) gas sensor based on tungsten oxide(WO_3)nanowires/porous silicon(PS) decorated with gold(Au) nanoparticles. Au-loaded WO_3 nanowires with diameters of 10 nm–25 nm and lengths of 300 nm–500 nm are fabricated by the sputtering method on a porous silicon substrate. The high-resolution transmission electron microscopy(HRTEM) micrographs show that Au nanoparticles are uniformly distributed on the surfaces of WO_3 nanowires. The effect of the Au nanoparticles on the NO_2-sensing performance of WO_3 nanowires/porous silicon is investigated over a low concentration range of 0.2 ppm–5 ppm of NO_2 at room temperature(25℃). It is found that the 10-? Au-loaded WO_3 nanowires/porous silicon-based sensor possesses the highest gas response characteristic. The underlying mechanism of the enhanced sensing properties of the Au-loaded WO_3 nanowires/porous silicon is also discussed.     

基于卫星高光谱遥感的2007年-2017年新疆地区大气NO2时空变化趋势分析

自2013年国务院颁布《大气污染防治行动计划》等大气综合治理政策以来,我国东部地区大气颗粒物等重要污染物得到了有效控制。伴随着我国能源政策的变化,西北地区在加大能源开发力度的同时,大气污染亦呈现加剧趋势,但在之前的研究中未得到重视。卫星遥感的监测手段较地面观测具有不受地域限制,观测时间长,观测污染物种类多等优势。其中,星载紫外-可见高光谱仪OMI自2005年在轨运行,在大气污染的时空变化趋势探测、排放源估计以及模式的同化和验证等科学应用中得到广泛应用。中国科学技术大学的卫星对流层NO₂柱浓度产品,通过对OMI原始测量光谱的二次标定和气体反演算法的关键优化,在与地基观测的结果对比验证中呈现良好的相关性,适合用于我国高气溶胶背景下的大气污染分析。结合中国科学技术大学OMI NO₂数据产品,我国新疆地区大气NO₂污染的时空分布特征得以表征。在2007年-2017年期间,新疆地区的NO₂污染集中分布于北疆,其中“乌鲁木齐-昌吉-石河子”城市群（乌昌石地区）与新疆总体NO₂水平月变化相关性很强（相关性系数r=0.942,p-value<0.01）。新疆NO₂年际变化存在明显阶段性特征,与相关政策以及能源行业排放变化相符：2007年-2010年变化趋势不明显,2014年较2010年总体年平均浓度增长18.5％,其中乌昌石地区增长41.3％;2017年较2014年总体平均浓度下降26.4%,乌昌石地区下降42.8%。乌昌石地区由于石油化工企业,经济开发区等分布密集,成为NO₂污染的聚集区,与乌鲁木齐市,昌吉市NO₂变化具有强相关性（r=0.982,p-value<0.01;r=0.951,p-value<0.01）。受采暖时期排放以及特殊气象条件控制,乌昌石地区NO₂污染峰值为12月,冬季污染尤其显著;在2007年-2016年采暖期间（每年10月-次年4月初）,乌昌石地区NO₂水平有显著上升趋势（显著性水平α=0.01）,在未来大气治理中需要格外关注。     

基于多轴差分光学吸收光谱测量北京地区对流层NO2的研究

由于二氧化氮（NO₂）在大气的物理和化学机制进程中有着十分重要的作用,并且对环境、气候以及人体健康产生影响,合理、有效地监测和控制大气中NO₂浓度已成为十分重要的课题。地基多轴差分吸收光谱（MAX-DOAS）仪是利用太阳散射光的被动DOAS仪器,相较于小范围测量的点式仪器、利用光源和反射装置的主动DOAS仪器,具有时间分辨率高、高灵敏度、测量范围广和不受搭建平台制约等优势特点。2018年在北京中国气象科学研究院（116.32°E,39.95°N）开展了基于地基MAX-DOAS的对流层NO₂全年连续观测,采集得到原始吸收光谱并运用光谱处理软件QDOAS进行反演得到NO₂斜柱浓度（SCD）,选择较为简单的几何近似方法计算求出大气质量因子（AMF）,从而将NO₂SCD转换为垂直柱浓度（VCD）,据此研究分析了北京地区NO₂VCD月均值和季节均值变化、季节的日平均变化以及一周内日平均变化的特征。结果表明,北京地区对流层NO₂VCD随季节变化较为明显,呈现冬季最高而夏季最低的趋势,其中冬季季节均值达到2.94×1016 molec·cm-2,为夏季的1.6倍,不同季节的日均变化一般在下午表现出明显的差异,最大相差为2.17×1016 molec·cm-2。一周内每日的浓度变化有一定规律性,周日平均浓度较其他时间降低17%左右,出现了一定程度的周末效应。通过将地基MAX-DOAS观测结果和地面国控站点官园监测站（116.339°E,39.929°N）2018全年数据结果进行对比,显示出两者变化趋势具有好的一致性,相关系数r可达0.81。研究表明,地基MAX-DOAS不仅可以对区域污染气体如NO₂的实时快速监测及变化规律的研究分析提供一种有效手段,也可以对其他数据来源进行校验。     

机载腔增强吸收光谱系统应用于大气NO_2空间高时间分辨率测量

介绍了一套用于机载平台测量的非相干宽带腔增强吸收光谱(IBBCEAS)系统,并应用于实际大气NO_2空间分布的高时间分辨率观测.为满足机载测量中对时间分辨率的需求,系统采用离轴抛物面镜代替消色差透镜提高光学耦合效率;并运用Allan方差,对系统性能进行了分析.通过腔增强吸收光谱系统与长光程吸收光谱系统对实际大气NO_2的对比测试,两者线性相关系数R~2达到0.86.将IBBCEAS系统应用于机载平台,在时间分辨率为2 s的情况下,探测限达到95 ppt(1σ).通过机载观测,获得了华北地区石家庄等地上空对流层大气NO_2的廓线信息.     

车载多轴差分吸收光谱探测对流层NO2分布研究

对流层NO₂垂直柱浓度在水平分布上具有较大不均匀性, 研究对流层NO₂分布特征对于研究污染的形成具有重要作用. 本文在国内首次采用车载多轴差分吸收光谱技术探测对流层NO₂的水平分布, 着重研究了基于车载移动平台上的多轴差分吸收光谱技术反演对流层NO₂垂直柱浓度的方法. 采用低阶多项式拟合扣除夫琅禾费参考谱和平流层对对流层NO₂的贡献, 反演得到移动平台上对流层NO₂垂直柱浓度. 结合大气辐射传输模型, 通过设置不同气溶胶光学厚度及层高、NO₂层高、方位角等对反演误差进行分析, 得出对流层NO₂垂直柱浓度的总误差小于25%. 在合肥开展观测实验, 获取观测时间段内合肥市对流层NO₂垂直柱浓度的水平分布特征. 并将观测结果与OMI卫星过顶数据比对, 在洁净和车载观测点较多的像元内, 两者结果符合较好; 在污染区域, 两者结果有一定差别. 研究显示, 采用车载多轴差分吸收光谱技术能较好的探测区域对流层NO₂的分布特征, 这对模型验证、卫星校验及研究输送过程具有重要意义.     

Room temperature NO_2-sensing properties of hexagonal tungsten oxide nanorods

Hexagonal WO_3 nanorods were synthesized through a facile hydrothermal method. The nanorods properties were investigated by scanning electron microscope(SEM), transmission electron microscope(TEM), energy dispersive spectroscopy(EDS), and x-ray diffraction(XRD). The NO_2-sensing performances in terms of sensor response, response/recovery times and repeatability at room temperature were optimized by varying the heat treatment temperature of WO_3 nanorods. The optimized NO_2sensor(400-℃-annealed WO_3 nanorods) showed an ultra-high sensor response of 3.2 and short response time of 1 s to 5-ppm NO_2. In addition, the 400-℃-annealed sample exhibited more stable repeatability.Furthermore, dynamic responses measurements of annealed samples showed that all the annealed WO_3 nanorods sensors presented p-type behaviors. We suppose the p-type behavior of the WO_3 nanorods sensor to be that an inversion layer is formed in the space charge layer when the sensor is exposed to NO_2 at room temperature.Therefore, the 400-℃-annealed WO_3 nanorods sensor is one of the most energy conservation candidates to detect NO_2 at room temperature.     

机器学习的IBBCEAS光谱反演波段优化

非相干宽带腔增强吸收光谱技术（IBBCEAS）利用高精密谐振腔增强吸收光程,实现对痕量气体的高灵敏探测。目前,IBBCEAS技术主要采用发光二极管（LED）作为非相干光源。当谐振腔镜片反射率曲线与带宽有限的LED辐射谱不能很好匹配时,光谱反演波段选择不当可能会对被测气体浓度拟合结果产生较大偏差。以定量探测大气NO₂浓度为例,分析了IBBCEAS光谱反演波段对NO₂拟合结果的影响,发现当反演波段宽度窄到一定程度后,NO₂浓度拟合相对误差会迅速增加。为此,提出了一种基于RBF神经网络结合遗传算法的机器学习IBBCEAS光谱反演波段优化方法,以使浓度拟合误差达到最小。在430～480 nm待选波段内,选择各种宽度和中心波长的子波段作为反演波段,分别进行NO₂浓度拟合,以此获得435个样本数据,并将样本数据按照4∶1比例分成学习样本和测试样本,分别用于RBF神经网络学习训练和测试,得到输入参数“反演波段的起始波长与截止波长”与输出参数“浓度拟合相对误差”之间的非线性映射关系。使用遗传算法搜索最优反演波段,将反演波段的起始波长和截止波长组合进行个体编码,随机产生若干个体形成种群。以RBF神经网络的输出（即浓度拟合相对误差）作为个体适应度,经过多代种群进化过程后,获得适应度最优个体,即获得最优反演波段。在种群规模为100个体,种群进化最大代数为100的情况下,当种群进化第61代时,最优个体出现,对应的最优适应度为3.584%,最优反演波段为445.78～479.44 nm。选择相同带宽的其他4个典型反演波段,与最优反演波段下的NO₂拟合结果进行了对比。结果显示,在最优反演波段下,无论是拟合误差、相对拟合误差还是拟合残差标准偏差,均低于其他4个反演波段,光谱拟合质量达到最优。结果表明,利用机器学习来确定IBBCEAS最优反演波段是可行的。     

Interaction of copper and NO2: Effect of joint presence of SO2, relative humidity and temperature

This paper reports laboratory tests involving the dry deposition on copper surfaces of NO₂, alone and in combination with SO₂, at different concentrations (200 and 800 μg m⁻³), temperatures (15, 25 and 35 °C) and relative humidities (50%, 70% and 90%). Gravimetric results and characterisation of the corrosion products by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM/EDX), grazing incidence X-ray diffraction (GIXD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) show that the corrosive effect of NO₂ acting alone depends greatly on the RH. At 90% RH copper behaves in the same way as in unpolluted atmospheres, while at lower RH localised attack is detected. Analysis reveals the presence of basic copper nitrate (gerhardtite, Cu₂(OH)₃NO₃). However, in SO₂-polluted atmospheres no differential behaviour with RH or temperature is observed. In these atmospheres copper corrosion is similar to that obtained in unpolluted or in NO₂-polluted atmospheres at high RH, although GIXD detects basic copper sulphate (posnjakite, Cu₄(OH)₆SO₄·2H₂O). In the case of mixed atmospheres (SO₂+NO₂) a significant accelerating effect is observed when [NO₂]>[SO₂]. Otherwise an inhibitive effect is detected. At high RH in the presence of SO₂, NO₂ favours SO₂ oxidation and finally sulphuric acid formation, which attacks the cuprite layer. S-containing compounds, especially basic copper sulphate, are easily detected by GIXD and XPS in the outermost corrosion product layer. However, at low RH, NO₂ reacts preferentially with adsorbed water to produce nitrous and nitric acids that attack the cuprite layer. In this case, an outer corrosion product layer containing copper nitrite (soluble) and basic copper nitrate is formed over an intermediate layer that contains significant amounts of basic copper sulphate from the previous interaction of sulphuric acid and cuprite.     

适用于ppb量级NO_2检测的低功率蓝光二极管光声技术研究

在405 nm处基于低功率蓝光二极管光声技术探测ppb量级NO_2浓度系统,获取了NO_2有效吸收截面,探讨了水蒸气等气体的测量干扰,通过频率扫描拟合得到了1.35 kHz的谐振频率.采用内部抛光的铝制圆柱空腔作为光声谐振腔(内径为8 mm,长为120 mm),系统优化了腔体、窗片和电源等影响因素,分析了降低本底噪声、提高信噪比的方法,噪声信号可降至0.02μV.设计了两级缓冲结构,显著抑制了流量噪声的影响,提高了系统的稳定性.系统的标定梯度曲线经过线性拟合后的斜率为0.016μV/ppb, R~2为0.998,在60 s平均时间下,系统NO_2探测限为3.67 ppb(3σ).为了证实系统的测量结果,将其与二极管激光腔衰荡光谱系统同步对比测量大气NO_2浓度,二者线性拟合后的斜率为0.94±0.009,截距为1.89±0.18,相关系数为0.87,一致性较好.实验结果表明,该系统实现了ppb量级NO_2浓度的低成本在线探测,可用于NO_2浓度外场的实时检测.     

CL20-TNT共晶高温热解的ReaxFF/lg反应力场分子动力学模拟

ReaxFF/lg势函数是在ReaxFF的基础上增加了对范德华引力的描述, 因此可以更好地用于描述晶体密度和结构, 而含能材料密度很大程度上影响着爆轰的宏观性质(如爆速、反应区宽度、能量输出结构等). 本文采用ReaxFF/lg反应力场分析了高温条件下凝聚相CL20-TNT共晶的初始分解情况, 并通过简单的指数函数拟合势能演化曲线获得了平衡和诱导期以及整体反应时间, 随后通过反应速率方程得到了共晶热解的活化能E_a (185.052 kJ/mol). CL20-TNT共晶热解过程中CL20分子均在TNT之前分解完毕, 并且随着温度的升高, TNT的分解速率明显加快, 温度越高二者完全分解所需的时间越接近. 有限时间步长下的产物识别分析显示主要产物为NO₂, NO, CO₂, N₂, H₂O, HON, HNO₃. NO₂是C–NO₂和N–NO₂键均裂共同贡献的结果, 其产量快速地增加, 达到峰值后开始减少, 此过程伴随着NO₂参与其他反应使得NO₂中的N原子进入到其他的含N 分子中. 次要产物主要为CO, N₂O, N₂O₅, CHO. N₂O具有很强的氧化能力, 使其分布有着剧烈的波动特征. 关键词： 共晶结构 高温热解 ReaxFF/lg 势函数 分子动力学     

Photochemistry in ordered physisorbed monolayers of dinitrogen tetroxide

The effects of physisorption and two-dimensional ordering on the photochemistry of N₂O₄ were investigated. Ordered monolayers were prepared by adsorption of NO₂ at 100 K on a water-ice surface. Irradiation with a continuous light source in the wavelength region 300–400 nm or with pulsed laser radiation at 355 nm resulted in exclusive desorption of NO₂. This desorption was induced by electronic absorption directly in the adsorbate via a transition corresponding to the ( )¹B_2u←( )¹A_g transition in N₂O₄, as in the gas phase. However, the subsequent dynamics in the excited state were markedly different from the gas-phase counterpart. Time-of-flight mass spectrometry of NO₂ photodesorbed at 355 nm revealed a most probable fragment translational energy of ca. 17 meV; and the angular distribution of the nascent NO₂ was peaked sharply in a direction around 10° from the normal. It is apparent that, despite the weak interaction with the substrate, significant energy transfer occurs in the ordered physisorbed monolayer to yield nascent NO₂ with very low translational energy and a constrained angle of escape which is consistent with a high degree of adsorbate order and alignment.     

Structural and optical properties of thermally reduced graphene oxide for energy devices

Natural intercalation of the graphite oxide, obtained as a product of Hummer's method, via ultra-sonication of water dispersed graphite oxide has been carried out to obtain graphene oxide(GO) and thermally reduced graphene oxide(RGO).Here we report the effect of metallic nitrate on the oxidation properties of graphite and then formation of metallic oxide(MO) composites with GO and RGO for the first time. We observed a change in the efficiency of the oxidation process as we replaced the conventionally used sodium nitrate with that of nickel nitrate Ni(NO_3)_2, cadmium nitrate Cd(NO_3)_2,and zinc nitrate Zn(NO_3)_2. The structural properties were investigated by x-ray diffraction and observed the successful formation of composite of MO–GO and MO–RGO(M = Zn, Cd, Ni). We sought to study the effect on the oxidation process through optical characterization via UV-Vis spectroscopy and Fourier Transform Infrared(FTIR) spectroscopy.Moreover, Thermo Gravimetric Analysis(TGA) was carried out to confirm 90% weight loss in each process thus proving the reliability of the oxidation cycles. We have found that the nature of the oxidation process of graphite powder and its optical and electrochemical characteristics can be tuned by replacing the sodium nitrate(NaNO_3) by other metallic nitrates as Cd(NO_3)_2, Ni(NO_3)_2, and Zn(NO_3)_2. On the basis of obtained results, the synthesized GO and RGO may be expected as a promising material in antibacterial activity and in electrodes fabrication for energy devices such as solar cell, fuel cell,and super capacitors.     

腔增强吸收光谱技术在大气环境研究中的应用进展

大气污染是全球性环境问题,针对大气环境污染物检测技术的发展对大气环境研究至关重要。光谱分析方法因其具有特异性选择、高精度、高时间分辨等优势,已被广泛应用于大气污染物检测领域。腔增强吸收光谱(CEAS)技术由腔衰荡光谱(CRDS)技术发展而来,是通过测量透过高精细度谐振腔的光强获得分子吸收信息的高灵敏度探测技术。该技术自提出至今二十余年来,因为成本低、操作简单、灵敏度高、适应性强等优势,成为大气环境研究中痕量气体检测的重要手段。介绍了基于相干和非相干光源的两种CEAS技术原理和基本装置构成,其中,采用LED作为光源的非相干宽带腔增强吸收光谱(IBBCEAS),因其成本更低且能够检测几十纳米带宽的光谱范围,在大气研究领域中应用更加广泛。综述了国内外应用CEAS技术针对大气环境中氮氧化物(NO₂,NO₃,N₂O₅,HONO)、挥发性有机物（甲醛,乙二醛,甲基乙二醛,甲烷,乙烯）、卤素单质(I₂,Br₂)、含卤素化物(OIO,IO,BrO)、臭氧(O₃)及气溶胶等污染物的检测工作。同时,从光源、检测器、光腔结构改进、仪器检测灵敏度优化等多个方面对已有工作进行了全面的归纳总结,重点阐述了其在实验室条件下的检测能力,以及实际大气环境下应用的表现。最后从CEAS技术的系统优化和未来应用趋势方面做出了一定的展望。     

基于MAX-DOAS的上海市区NO2对流层柱浓度研究

二氧化氮（NO₂）是大气中的主要污染物之一，在对流层和平流层大气化学中发挥关键作用，不仅参与对流层臭氧的催化形成，而且还有助于气溶胶的生成并导致酸雨等气候灾害，危害人体健康。人为源排放（工业，电厂、交通等排放）的NO₂占氮氧化物排放总量的大部分。传统的监测手段例如卫星遥感技术对对流层底部没有足够的敏感度，原位采样仪器则只能获得近地面的污染物浓度信息。近年来广泛使用的多轴差分吸收光谱技术（MAX-DOAS）不仅对近地面观测敏感，还拥有时间分辨率高，探测下限低，可以同时监测多种污染物等优点。为了实时监测上海市NO₂对流层柱浓度的变化特征，在上海市徐汇区搭设了地基MAX-DOAS仪器，进行了长期的持续观测。分析2019年6月至9月的MAX-DOAS观测数据，发现NO₂VCDs(垂直柱浓度)受交通排放影响显著，一般上午9:00左右达到峰值（1.56×1016 molec·cm-2），随光照增强浓度降低明显，午后达到最低值（1.21×1016 molec·cm-2），傍晚交通排放增强16:00以后浓度再次抬升。工作日早高峰期间的NO₂VCDs明显高于周末（高出约11.8%），而周末傍晚NO₂VCDs较工作日傍晚大幅上升。将MAX-DOAS观测结果与TORPOMI卫星观测数据对比发现，两个数据具有良好的一致性，相关性系数r为0.87。采用HYSPLIT后向轨迹模型对观测期间500 m高空气团输运后向轨迹进行聚类分析，发现上海市NO₂污染受沿海区域污染气团输送影响较大。研究表明，地基MAX-DOAS系统作为一种实时、快速、连续的大气监测手段，可以广泛应用于城市区域污染监测应用中。上海市对流层NO₂的观测研究为上海市大气污染防治提供了一定的数据支持。     

Structural deformation of nitro group of nitromethane molecule in liquid phase in an intense femtosecond laser field

The structural deformation of NO_2 group induced by an intense femtosecond laser field of liquid nitromethane(NM)molecule is detected by time-and frequency-resolved coherent anti-Stokes Raman spectroscopy(CARS) technique with the intense pump laser. Here, we present the mechanism of molecular alignment and deformation. The CARS spectra and its FFT spectra of liquid NM show that the NO_2 torsional mode couples with the CN symmetric stretching mode and that the NO_2 group undergoes ultrafast structural deformation with a relaxation time of 195 fs. The frequency of the NO_2 torsional mode in liquid NM(50.8±0.3 cm~(-1)) at room temperature is found. Our results prove the structural deformation of two groups in liquid NM molecule occur simultaneously in the intense laser field.