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空气质量、Covid-19和光谱学

Satellites Orbit Earth Taking Pulse

当卫星绕地球运行,监测我们星球的健康状况时,人们对新冠疫情对大气排放造成的影响很有兴趣。

欧洲航天局的哨兵-5P上有一个成像光谱仪,可以精确测量来自地球表面的上升流。通过分析这种反射光的光谱含量,可以生成对环境重要的气体的对流层浓度图。

其中一种气体是二氧化氮,这是一种由工业,发电厂,运输和森林火灾等来源燃烧化石燃料产生的关键污染物。

Industrial Emissions

城市污染与新冠疫情

2020年报告了二氧化氮浓度的重大变化,特别是在主要城市周围。这些差异至少部分归因于COVID-19封锁期间车辆交通和工业活动的减少。最近,欧洲航空局对中国上空二氧化氮水平的一项研究报告称,随着封锁限制的放松,二氧化氮水平有所反弹。

大气化学中的因果关系是复杂的,很少是线性的。例如,由于天气的变化,二氧化氮的浓度每天都在变化。 到2020年,在欧洲城市的时均数据中也可以看到大气层的减少。现在,研究人员预计,随着各行业活动的恢复,整个欧洲的二氧化氮水平将上升。

不同研究所的科学家们将对这个最不寻常的时期的宝贵数据进行进一步的分析。

DOAS:差分吸收光谱

地面测量为城市污染模型提供了有价值的数据,它是一种跨大气尺度校准的方法,解决了仅靠卫星数据难以解决的异质性问题。

海洋光学光谱仪经常用于此类测量,典型的方法是基于光谱学方法测量空气污染,称为差分光学吸光度光谱(DOAS)。这种海上废气排放应用是DOAS技术在实践中的一个很好的例子,但是我们的光谱仪也以这种方式用于火山排放分析等应用。

DOAS最初是由德国海德堡大学环境物理研究所的Ulrich Platt教授提出的。DOAS系统可以采取多种形式,但基本前提是研究特定气体分子的窄带吸收特性,以确定本体气体成分。通过测量和比较不同的光程,可以推导出目标分子的相对浓度。进一步通过校准可以计算出绝对浓度。

DOAS可用于监测城市、地下通道和工业矿山中的有害气体。该方法原理及结构简单、响应速度快、精度高。颗粒物和水蒸气对测量的影响可通过过滤或准确选择参考来解决,这对于监测烟气排放等非常有帮助。

 

Smoking volcano emissions

DOAS: 设备和应用

世界各地的许多机构都开发了基于DOAS技术的超低排放监测设备。这种DOAS设备的核心是紫外-可见光谱仪。

海洋光学客户已将我们的紫外-课件光谱仪用于各种DOAS应用中,仪器部署在测量对流层卤素,NOx和SOx,火山发射,极性大气化学和工业排放的系统中。在中国,许多知名企业积极进入该领域并取得了良好的成绩。

DOAS:监测NOx, SOx ...

氮和硫的氧化物 - 所谓的NOx和SOx - 是非常重要的大气气体,在光谱的紫外和可见光区域具有吸收光谱。通过使用宽带紫外光谱仪和宽带氙或氘灯光源,可以在感兴趣的光程下同时测量多种气体物种。这避免了使用调谐到单个气体的特定吸光度的激光器的需要,是另一种流行的用于较小分子的气体监测技术。

无论是为DOAS提供光谱仪还是为其他监测解决方案,海洋光学的光谱仪都有幸在研究人类活动对空气质量和环境的方面发挥一小部分作用。我们的使命是提供光谱工具和专业知识来监测空气、水和土壤样本,为研究人员、政府监管机构和制造商提供必要的见解,以保护和维护清洁、健康的环境。

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