應(yīng)用多光路主動DOAS研究大氣污染物及其時空分布.pdf

1、應(yīng) 用 多光 路 主 動 OOAS 研 究大 氣 污 染物 及 其 時 空 分 布A no b se rv a tio n a lS tu d yo nA irP o llu ta n tsa n dT h e irTe m P o r a la n dS P a tia lD istr ib u tio n sb yA e tiv eM u lti一 a x isD O A S王 悼 如B yW a n gZ h u o 一 r u專

2、 業(yè) : 環(huán) 境 科 學(xué)S P e e ia lty : E n v iro n m e n ta lS e ie n e e導(dǎo) 師 : 周 斌 教授S u P e rv iso r : P ro LZ h o uB in2011 年 05 月 18 日M a y1 8 ， 2 0 1 1摘 要 復(fù) 旦 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文摘 要本 課 題 以多 光 路 主 動 D O A S (差 分 光 學(xué) 吸 收 光 譜 儀 ) 為 測

3、 量 手 段 ，對 上 海 市區(qū)及 郊 外 的 N 0 2、O :、5 0 2 和 H O N O (氣 態(tài) 亞 硝 酸 ) 等 大 氣 污 染 物 及 其 時 空 分 布進行 觀 測 和 研 究 。第 二 章介 紹 了 自行 研 制 的 多光 路 主 動 D O A S 。該 系 統(tǒng)將 4 套 發(fā) 射/接 收 望 遠鏡集 成 于 一 體 ，可 發(fā) 射 4 條 相 互 獨 立 的測 量 光 路 ，光 路 間 的最 大 發(fā) 散 角度 可

4、達28“ ，4 條 光 路 共 用 同一 盞 短 弧 氨 燈 作 為 光源 ，可 對 4 條 光 路 上 的污 染 物 濃 度 進行 同 時 測 量 。進 而 對 4 條 光 路 間 的 固有 測 量 差 異 進 行 測 試 ，使 4 條 光 路 對 準 同一組 角 反 射 鏡 ，測 量 同一 區(qū)域 內(nèi)的 N O Z 濃 度 ，對 它 們 的 測 量 結(jié) 果 以線 性 回 歸 的方式 進 行 對 比 ，結(jié) 果 表 明 4 條 光 路 的

5、測 量 結(jié) 果 具 有 良好 的 一 致 性 ，任 意 兩 條 光 路 間的相 關(guān) 系 數(shù) (護 ) 均 在 0.97 以上 ，平 均 差異 小 于 1ppb 。正 式 觀 測 分 為 兩 個 階 段 : 第 一 個 階 段 為 論 文 的 第 三 章 ， 側(cè) 重 觀 測 污 物 的 垂 直分布 ，每 次 只 觀 測 1 種 污 染 物 ，在 上 海 市 區(qū) 的 復(fù) 旦 大 學(xué)觀 測 點對 N O : 和 50 :各進行 了約 1 個

6、月 的觀 測 ; 第 二 個 階 段 為論 文 的第 四章 ，側(cè) 重研 究 污 染 物 的 時 間變化 規(guī) 律 及 不 同污 染 物 的 相 互 關(guān) 系 ，對 4 種 污 染 物 進 行 同時觀 測 ，積 累 了超 過 1年 的 數(shù) 據(jù) ， 并 在 郊 外 另 設(shè) 置 了一 個 汾 湖 觀 測 點 進 行 對 照 觀 測 。第 一 階 段 使 用 面 陣 C C D 傳 感 器 測 量 光 譜 ，在 復(fù) 旦 大 學(xué) 觀 測 點進 行 污

7、 染 物 垂直 分 布 觀 測 ，觀 測 的 高度 范 圍為 O 一 88 m ，在 垂 直 方 向平 均 分 為 4 層 。2008 年10 月 至 n 月對 N O : 的垂 直 分 布 進 行 了 為 期近 1 個 月 的觀 測 ，200 9 年 4 至 6 月對 5 0 : 的 垂 直 分 布 進 行 了為 期 1 個 多 月 的觀 測 。觀 測 結(jié) 果表 明 :(1)N O : 濃 度 的 日變 化 規(guī) 律 為 雙 峰 特 性

8、 ， 高 峰 出現(xiàn) 在 早 晨 和 傍 晚 ，低 谷 出現(xiàn)在 午 后 和 凌 晨 ; 在 垂 直 方 向上 ，各 時 段 均 為 44 一66 m 高度 層 濃 度 最 高 ，66 一88 m 高度 層 濃 度 最 低 ，濃 度 的垂 直 梯 度 夜 間高 于 白天 ，最 大 層 間差異 出現(xiàn) 在傍 晚 ，達 17 ppb ，上 午 的層 間差 異 最 小 ，最 大 僅 3 ppb 。(2)50 : 的濃 度 變 化 具 有 很 強 的

9、 隨機 性 ，平 均 日變 化 規(guī) 律 為 單 峰特 性 ，峰值出現(xiàn) 在 午 ; 5 0 : 在 觀 測 范 圍 內(nèi) 的垂 直 分 布 相 對 均 勻 ，層 間 差 異 不 超 過 3ppb ; 平均 垂 直 廓 線 呈 反 s 形 ，44 一66 m 高度 層和 0 一22 m 高度 層 平 均濃 度 略 高 于 另 外 兩 層 ; 5 0 : 濃 度 較 低 時 ，地 面 附近 的濃 度 略 高于 高 空 ，污 染 氣 團入 侵 時

10、情 況 相 反 。第 二 階 段 改用 集 成 型 P D A 光 譜 儀 測 量 光 譜 ， 同 時 觀 測 N O :、 0 :、 5 0 :和 H O N O的濃 度 ，但 因儀器 限制 ，僅 對 1 條 光 路 進 行測 量 。在 復(fù)旦 大 學(xué) 的觀 測 從 2009 年6 月進 行 到 201 0 年 10 月 ，在 汾湖 觀 測 點進行 了對 照 觀測 ，從 20 10 年 7 月 持 續(xù)到 同年 10 月 。根 據(jù) 觀 測