水汽吸收对基于宽带腔增强吸收光谱的NO3自由基测量的影响 |
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引用本文: | 孔维平,吴涛,聂玮,徐政,赖荣,何兴道,陈卫东,陈忠平.水汽吸收对基于宽带腔增强吸收光谱的NO3自由基测量的影响[J].光学学报,2019,39(2):394-402. |
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作者姓名: | 孔维平 吴涛 聂玮 徐政 赖荣 何兴道 陈卫东 陈忠平 |
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作者单位: | 南昌航空大学江西省光电检测技术工程实验室,江西 南昌,330063;南京大学大气科学学院,江苏 南京,210023;法国滨海大学大气化学物理实验室, 法国 敦克尔克 59140 |
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基金项目: | 国家自然科学基金;江西省科技厅重点研发计划;留学人员科技活动择优资助项目;南昌航空大学研究生创新专项 |
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摘 要: | 非相干宽带腔增强吸收光谱(IBBCEAS)技术凭借其高选择性、高灵敏度、高时空分辨率等优势而逐渐成为NO_3自由基的主要测量方法之一。然而其使用的光谱仪分辨率有限,不足以分辨水汽的精细吸收结构,导致水汽的吸收非线性,进而影响NO_3自由基浓度的准确反演。介绍了一种基于插值法获取水汽有效吸收截面的方法,并将其用于消除IBBCEAS装置中水汽吸收对NO_3自由基浓度反演的干扰。利用不同浓度的水汽吸收谱结合插值法获得了水汽的有效吸收截面,使用该有效吸收截面来反演不同浓度的水汽,反演结果与商用湿度计测量结果的线性相关系数为0.99789。在此基础上测量并拟合了不同水汽浓度下NO_3自由基和NO_2气体的吸收,在拟合残差上未发现水汽残余结构,水汽反演结果与商用湿度计测量值的线性相关系数为0.999。在30 s的积分时间内,NO_3自由基和NO_2的探测极限分别为5.8×10~(-12)和3.6×10~(-9)。将本装置应用于夜间大气中进行NO_3自由基和NO_2浓度的测量,测得NO_3自由基体积分数为18.4×10~(-12)~22.9×10~(-12),平均体积分数为20.2×10~(-12),NO_2体积分数为0.6×10~(-9)~16.0×10~(-9),平均体积分数为9.9×10~(-9)。实验结果表明:利用插值法获得的水汽的有效吸收截面能够有效消除水汽吸收对NO_3自由基浓度反演的干扰,提高NO_3自由基和NO_2气体浓度测量的准确度。
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关 键 词: | 光谱学 非相干宽带腔增强吸收光谱 NO3自由基 水汽有效吸收截面 |
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