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基于FTIR技术的立体化、多平台监测体系

导读: FTIR技术用于气体精确定量分析存在两个主要问题,一是气体分子吸收截面受气压、温度影响明显,二是FTIR系统的分辨率一般远小于气体分子谱线的展宽,仪器线型受到干涉图采样,切趾和辐射入射立体角等因素影响。

傅立叶变换红外光谱技术结合其多种形式的非接触测量方式,可以实现对气体的主被动测量,非常适合用于化工业园区的排放现场监测。FTIR技术用于气体精确定量分析存在两个主要问题,一是气体分子吸收截面受气压、温度影响明显,二是FTIR系统的分辨率一般远小于气体分子谱线的展宽,仪器线型受到干涉图采样,切趾和辐射入射立体角等因素影响。这些影响因素使得表观谱线产生难以忽略的偏移和展宽。

上世纪80年代后期,随着科学技术的进步,环境监测技术迅速发展,仪器分析,计算机控制等现代化手段在大气环境监测中得到了广泛应用,各种自动连续监测系统相继问世。环境监测也从单一的环境分析发展到物理监测、流动监测、遥感和卫星监测,从间断性监测逐步过渡到自动连续监测。监测范围从一个点面而发展到一个城市、一个区域、整个国家乃至全球。

基于FTIR技术的立体化、多平台监测体系

目前,可用于环境气体定量分析的方法已有很多,新兴的方法仍在不断涌现,随着现代物理学和化学研究的进步,特别是表面物理学、光学和电子学的发展,各种大气环境技术的飞速进步,各种光谱学监测技术脱颖而出,其具有大范围、连续、实时监测的特点,成为大气环境监测的理想工具。光谱学技术监测环境大气是以电磁波与物质之间的相互作用这一物理现象为基础,对光谱的精确分析可以轻松满足监测技术的灵敏性和精确性要求。现阶段,光谱遥感监测技术的主要分支包括:差分吸收激光雷达技术(DIAL,Differential Absorption Lidar),差分吸收光谱技术(DOAS,Differential Optical Absorption Spectroscopy),可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS,Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy),傅立叶变换红外光谱技术(FTIR,Fourier Transform Infrared Spectroscopy)。其中,傅立叶变换红外光谱技术(FTIR)是近年来快速发展起来的一种综合性探测技术。由于大气中大多数的微量、痕量气体都是红外活性气体,在2~30μm波段范围内具有吸收和发射红外特征光谱的能力,这个波段称为中红外区或指纹区,对于光谱测量非常有利,因而FTIR在大气环境监测中应用前景非常广泛。世界上许多国家利用该种技术开展对大气环境及大气污染的观测及研究工作,尤其是对污染源排放气体进行实时监测;对区域性的温室气体和反应性痕量气体的本底、分布廓线、时空变化进行观测研究。FTIR的主要特性包括:用极短的扫描时间得到高质量的光谱,大通光量保证高灵敏度,具有很高的波数准确度,很宽的光谱范围,较高的和恒定的谱分辨能力。傅立叶变换红外(FTIR)遥测技术在探测和鉴定开放式环境中的气相污染物方面的应用日益增多。傅立叶变换红外检测技术按其光学配置,可以划分为主动和被动两种测量方式。

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