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    生態環境監測計量中心差分吸收原理O3激光雷達校準研究工作取得積極進展

      2022-02-21 11:17:00
     

    近年來,以差分吸收原理激光雷達、開放光路傅里葉紅外氣體分析儀、開放光路TDLAS氣體分析儀等為代表的開放光路大氣監測技術迅猛發展,在污染成因分析、園區監控、環境執法等領域應用廣泛。但是,由于缺少相應的計量校準方法與配套計量標準裝置,導致對其校準、質控主要集中在光學計量特性上,難以直接溯源至標準物質、標準器具等“化學砝碼”,監測數據的準確性、可比性和計量溯源性有待進一步提升。

    計量中心近年來聚焦開放光路大氣監測儀器校準技術研究,廣泛吸收英國國家物理實驗室等國際先進機構相關校準經驗,以技術較為成熟且在協同控制中廣泛應用的差分吸收原理O3激光雷達為突破口,設計了地基高準確O3發生與測量為基礎的校準方法,結合計量中心在臭氧量值溯源領域的多年技術積累,并于2021年與中科院安徽光機所張天舒課題組合作開展了差分吸收原理O3激光雷達校準實驗。

    研究團隊在合肥科學島搭建了地基校準系統,分別校準300、600、900米處激光雷達O3濃度(圖1)。通過比對法,將激光雷達測量的O3濃度量值溯源至監測總站建立的生態環境部門臭氧最高計量標準,溯源框架圖見圖2。初步校準結果表明(圖3和圖4),差分吸收原理O3激光雷達測量結果能夠通過比對法較為準確的溯源至臭氧標準量值,并可通過校準曲線對其測量結果進行進一步修正,提升其測量結果的準確性。

    下一步,監測總站計量中心將進一步研發標準濃度箱、標準排放量釋放裝置等開放光路原理監測儀器校準所需計量標準裝置,并聯合相關計量機構、科研機構建設校準場地,擴展校準項目(典型溫室氣體、典型VOCs、氮氧化物等),并依托全國生態環境監管專用計量測試技術委員會加強開放光程原理大氣監測儀器計量技術規范制修訂,加強計量建標,為相關監測機構、科研機構、儀器企業等提供標準量值和校準服務,提升開放光程原理大氣監測儀器的準確性、可比性和計量溯源性,服務減污降碳、協同控制、成因分析、環境執法、園區監控等生態環境監管重點工作。


    1 地基校準系統示意圖


    2 量值溯源體系框架圖


    3 922m處激光雷達O3濃度校準結果(小時值)


    4 922m處激光雷達O3濃度校準結果(8小時滑動均值)


    5 計量中心工程師在校準場地現場校準、維護傳遞標準

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