差分吸收光譜技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的理論和應(yīng)用研究.pdf

1、環(huán)境監(jiān)測伴隨著全球環(huán)境問題的日益突出和環(huán)境保護事業(yè)的興起而逐步發(fā)展成為一項獨立的、多學(xué)科相互滲透的綜合性科學(xué)事業(yè)。保護環(huán)境實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展成為新世紀(jì)經(jīng)濟發(fā)展的主題。大氣中痕量氣體和污染源排氣的監(jiān)測技術(shù)及儀器開發(fā)是環(huán)境治理的重要前提。本文根據(jù)光譜法測量大氣中痕量氣體的原理和技術(shù)，論述了差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)(DOAS)在環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)(AQMS)和煙氣污染源排放自動監(jiān)測系統(tǒng)中(CEMS)的理論與應(yīng)用。 本文主要完成的創(chuàng)造性

2、工作有以下幾個方面： 1.差分光學(xué)吸收光譜法的關(guān)鍵技術(shù)之一是“寬帶吸收”和“窄帶吸收”的分離，本文在DOAS光譜差分分離技術(shù)中，首次采用了Savitzky-Golay數(shù)字濾波技術(shù)，與多項式分離技術(shù)相比，Savitzky-Golay方法不僅提高了氣體濃度反演的準(zhǔn)確度，而且將運算時間縮短了約8％，對實時監(jiān)測很有利。 2.提出了一種新的濃度反演算法-差分吸收面積擬合法。由DOAs理論的基本公式推導(dǎo)出：測量的差分吸收光譜和參

3、考差分吸收截面光譜所包含的面積具有線性關(guān)系。直接用差分吸收面積擬合法代替最小二乘方法，從而避免了光譜不同分辨率，光譜漂移、拉伸或壓縮等因素對測量結(jié)果造成的誤差，同時具有計算量小，處理速度快等特點。 3.原理性研究影響煙氣CEMS測量結(jié)果的兩個主要問題-溫度對吸收截面的影響和Lambert-Beer定律非線性偏離，設(shè)計了一套有效的測量氣體吸收截面的實驗系統(tǒng)，并在實驗研究的基礎(chǔ)上，提出了可應(yīng)用到實際系統(tǒng)中的經(jīng)驗公式。 4