隨著我國(guó)城市汽車保有量的激增和交通堵塞情況的日益嚴(yán)重，機(jī)動(dòng)車尾氣早已是城市空氣污染的重要元兇。尾氣污染問(wèn)題嚴(yán)峻，監(jiān)測(cè)治理刻不容緩。

 

差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)（DOAS）

該方法是利用光線在大氣中傳輸時(shí)，大氣中各種氣體分子在不同的波段對(duì)其有不同的差分吸收的特性，來(lái)反演這些微量氣體在大氣中的濃度。到20世紀(jì)80年代末，  DOAS技術(shù)已經(jīng)作為一種空氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在歐盟范圍內(nèi)得到了廣泛的認(rèn)可，目前主要應(yīng)用在SOx和NOx的檢測(cè)上，相較于傳統(tǒng)方法，DOAS的優(yōu)勢(shì)如下：

監(jiān)測(cè)范圍廣，所測(cè)得的氣體濃度是沿幾百米到幾公里長(zhǎng)的光路上的氣體濃度均值，可以消除某些污染排放源對(duì)測(cè)量的干擾,所以測(cè)量結(jié)果更具有代表性。

非接觸性測(cè)量，可以避免一些誤差源的影響，比如檢測(cè)對(duì)象的化學(xué)變化、采樣器壁的吸附損失等。這一特性使得它特別適合于測(cè)量一些性質(zhì)比較活潑的氣體分子和離子的質(zhì)量濃度。

測(cè)量周期短、響應(yīng)快，并且儀器可實(shí)現(xiàn)紫外到可見(jiàn)光譜區(qū)的掃描，從而可用一臺(tái)儀器實(shí)時(shí)檢測(cè)多種不同氣體的質(zhì)量濃度。

采用光學(xué)儀器比較穩(wěn)定，維護(hù)量小，運(yùn)行費(fèi)用低。此外，差分吸收光譜技術(shù)可對(duì)光譜反演算法中剩余的光譜成分進(jìn)行分析，在揭示空氣中尚未發(fā)現(xiàn)的成分方面有很大的潛力。

 

TDLAS氣體分析的技術(shù)原理

TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)是可調(diào)諧激光二極管吸收光譜技術(shù)的簡(jiǎn)稱。

TDLAS屬于吸收光譜技術(shù)的一種，與以往的吸收光譜技術(shù)不同的是，它作為光源的可調(diào)諧激光二極管的線寬非常窄，遠(yuǎn)小于被測(cè)氣體的譜線寬度和傳統(tǒng)紅外光源的線寬，使得被測(cè)氣體可以*不受其他背景氣體的干擾，有效避免了多種氣體交叉干擾所帶來(lái)的檢測(cè)誤差。這種優(yōu)秀的單模特性，使激光的調(diào)制頻率能達(dá)到GHz數(shù)量級(jí)，而且發(fā)射的激光可在極窄波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)諧。

TDLAS技術(shù)主要通過(guò)光被氣體分子吸收形成的吸收光譜來(lái)對(duì)被測(cè)氣體的濃度進(jìn)行測(cè)量?？烧{(diào)諧二極管激光光源發(fā)出一定波長(zhǎng)的激光，通過(guò)裝有一定濃度待測(cè)氣體的吸收池，被測(cè)氣體受激吸收，使激光束的光強(qiáng)發(fā)生衰減。這種衰減包含了被測(cè)氣體的濃度信息，測(cè)量的理論基礎(chǔ)是朗伯-比爾定律(Lambert-Beer law)。

 

采用DOAS和TDLAS聯(lián)用，同時(shí)對(duì)汽車尾氣中NOx、SOx及COx、未燃碳?xì)浠衔颒C等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。測(cè)量時(shí)將系統(tǒng)放置在道路一邊，將反射裝置放置在道路的另一邊。由于氣體分子對(duì)特殊波段的光具有強(qiáng)吸收的特性, 我們采用氘燈作為紫外光源。測(cè)量時(shí)，NO、HC等有害氣體在200 nm～250 nm波段有強(qiáng)吸收帶, 而水分子和其它氣體則是幾乎沒(méi)有吸收。