利用TILDAS技術航測大氣中HCOH和HCOOH

大氣甲醛(HCHO)是烴類光氧化產物，也是HOx自由基前驅體。在對流層，主要是通過甲烷的氧化形成的，而在陸地邊界層中，異戊二烯的氧化可以主導HCHO的產生。HCHO的光化學性質可以用來做HOx形成的模型預測。甲酸(HCOOH)的來源包括異戊二烯氧化、生物排放和生物量燃燒。實驗結果表明，有機氣溶膠大氣氧化產生氣相HCOOH和HCHO。深入的了解光化學臭氧形成、大氣硫氧化和SOA形成所涉及的機制，對于理解全球氣候變化是必要的。HCHO是其形成和處理的重要指標。同時測量HCHO和HCOOH可以為改進的SOA形成和傳輸模型提供信息。

哈佛大學Rodrigo聯(lián)手Aerodyne公司Scott和David等人，在2004年于新西蘭上空，進行了機載航測空氣質量，時時監(jiān)測大氣中的HCHO和HCOOH變化。實驗采用Aerodyne Dual laser監(jiān)測儀，該光譜儀用于同時測量兩個QC激光器的吸收(樣品)、脈沖歸一化(參考)和頻率鎖定光譜。Aerodyne光學設計的一個關鍵特性是，這兩個激光源沿著幾乎相同的光路傳播，并共同聚焦在相同的探測器元件上。這大大降低了光學的復雜性。兩個激光器之間的間隔為200μS，采集頻率10HZ。光譜數據為2004年7月5日過境飛行數據的5分鐘平均值。雙激光中一個激光頻譜為1765cm-1，監(jiān)測HCHO和HCOOH；另一個激光頻譜為967cm-1，監(jiān)測NH3。本次實驗是脈沖量子級聯(lián)激光技術在機載平臺上的首次應用。

整個實驗得到了四塊研究結論，包括異戊二烯氧化、火流羽事件、HCHO和HCOOH的光譜識別和城市流羽分析。

Rodrigo等人通過本次實驗認為：Aerodyne儀器比我們以前用低溫鉛鹽可調諧二極管激光器部署的儀器更小、更緊湊。結合飛機上其他儀器的數據，這些觀測結果揭示了異戊二烯氧化產生的HCHO和HCOOH的來源、老化森林火羽中增強的HCOOH的觀測結果，以及城市外流中二次人為烴氧化的證據。這些數據將有助于繼續(xù)模擬大氣碳氫化合物氧化和次生有機氣溶膠的形成和去除。TILDAS技術的靈敏性和選擇性，可以在更廣泛的小型機載平臺上，對一些重要的微量氣體進行自主的常規(guī)性檢測。

Aerodyne HCHO和HCOOH痕量氣體監(jiān)測儀：

• 精度precision

• 在進氣口提供了顆粒分離裝置和活性鈍化裝置，且可達到小于1s的響應時間
• 快速響應時間：10HZ
• 16通道閥控制的復雜采樣系統(tǒng)，獨有的sample/reference切換技術，實現自動化背景校準
• 強大的TDLWintel軟件，提供靈活的儀器控制和實時數據分析，直接得到需要的通量結果，并將原始數據和通量結果文件進行存儲。
• 顯示及控制：可遠程操控，無人值守
• 樣品流速：標準0~20slpm，可選擇更大（500slpm）

本文獻：

Airborne measurements of HCHO and HCOOH during the New England Air Quality Study 2004 using a pulsed quantum cascade laser spectrometer

其他參考文獻：

Ellis, R. A., et al. “Characterizing a Quantum Cascade Tunable Infrared Laser Differential Absorption Spectrometer (QC-TILDAS) for measurements of atmospheric ammonia”, Atmos. Meas. Tech., 3 (2010), 397-406.