環(huán)境監(jiān)測伴隨著全球環(huán)境問題的日益突出和環(huán)境保護(hù)事業(yè)的興起而逐步發(fā)展成為一項獨(dú)立的、多學(xué)科相互滲透的綜合性科學(xué)事業(yè)。保護(hù)環(huán)境實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展成為新世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主題。大氣中痕量氣體和污染源排氣的監(jiān)測技術(shù)及儀器開發(fā)是環(huán)境治理的重要前提。本文根據(jù)光譜法測量大氣中痕量氣體的原理和技術(shù),論述了差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)(DOAS)在環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)(AQMS)和煙氣污染源排放自動監(jiān)測系統(tǒng)中(CEMS)的理論與應(yīng)用。 本文主要完成的創(chuàng)造性工作有以下幾個方面: 1.差分光學(xué)吸收光譜法的關(guān)鍵技術(shù)之一是“寬帶吸收”和“窄帶吸收”的分離,本文在DOAS光譜差分分離技術(shù)中,首次采用了Savitzky -Golay數(shù)字濾波技術(shù),與多項式分離技術(shù)相比,Savitzky -Golay方法不僅提高了氣體濃度反演的準(zhǔn)確度,而且將運(yùn)算時間縮短了約8%,對實(shí)時監(jiān)測很有利。 2.提出了一種新的濃度反演算法——差分吸收面積擬合法。由DOAS理論的基本公式推導(dǎo)出:測量的差分吸收光譜和參考差分吸收截面光譜所包含的面積具有線性關(guān)系。直接用差分吸收面積擬合法代替最小二乘方法,從而避免了光譜不同分辨率,光譜漂移、拉伸或壓縮等因素對測量...

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖2-1光學(xué)吸收光譜法基本原理示意圖

和被動光源儀器[93]。通常，DOAS技術(shù)主要是分析穿過一段開放長可見區(qū)的寬帶光譜的特征。大氣中的各種痕量氣體或者污染源發(fā)出體顯示了不同的吸收特征，從而我們可以在獲得的光譜中根據(jù)不同演得到各種氣體的濃度。OAS技術(shù)原理基本思想DOAS技術(shù)，就其本質(zhì)來說是基于分子對光輻射的吸....

圖2-2大氣中的主要消光因素

[95-97]。圖2-2大氣中的主要消光因素

圖2-3吸收截面與差分吸收截面

i，，表示隨波長快速變化的“窄帶”光譜部分，即差分吸收截面。如圖2-3所示。圖2-3吸收截面與差分吸收截面Rayleigh和Mie散射的消光系數(shù)以及系統(tǒng)的傳輸函數(shù)A也都表現(xiàn)為隨波長而緩慢變化。定義變量'(λ)0I表示不包含差分吸收時的光強(qiáng):(λ)(λ)(σ(λ)....

圖2-4部分氣體在紫外可見光譜區(qū)的吸收截面

因?yàn)橹挥幸恍〔糠执髿獾闹饕獨(dú)怏w組分在200～460nm范圍內(nèi)被吸收，所以對分光光度計的分辨率要求也不像紅外光譜法那樣高。圖2-4給出了部分痕量氣體在250～700nm光譜范圍內(nèi)的吸收截面。除了只有NO2在400～500nm的光譜區(qū)域內(nèi)有吸收，一般情況下，幾乎在所有光譜段都會出....

本文編號：3965429