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光谱质谱等多种仪器助力飞机起降污染物排放监测

2022年04月21日 芜湖机械设备网

光谱、质谱等多种仪器助力飞机起降污染物排放监测

雾霾的成因是什么?雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统。雾霾是排放在空气中的化学物质,经过化学反应后,形成的有害颗粒物。而排放物的来源主要归因于燃煤、工业生产、机动车尾气、粉尘。

汽车排放物会污染大气,飞机在起降也会排二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳、芳香烃、烷烃等放污染物。合肥研究院联合安徽民航机场集团有限公司等,在合肥新桥机场开展了机场跑道附近飞机起降过程实际排放的大气综合观测实验。

肥研究院利用自主研发的开放光路差分吸收光谱仪、主动傅里叶红外光谱仪、二维多轴差分吸收光谱仪、在线挥发性有机物监测质谱仪等先进大气环境监测技术设备,进行现场监测、评估飞机在不同燃油和不同工况下污染物的排放浓度等,并对污染扩散和输送影响进行分析。历经5个多月的监测与分析,得到了宝贵的数据,为今后机场大气污染排放评估以及大气污染精细化防控提供重要技术和科学数据支撑。

开放光路差分吸收光谱仪

有114°×0.5°的视场、0.3~0.5 nm的高光谱分辨率、13 km×48 km的高空间分辨率的技术指标要求,为了达到这些技术指标,不仅需要光学系统设计满足这些要求,也需要专门的平台用于装调光谱仪的光学系统。基于差分吸收光谱仪装调需求,研制了三维调整机构用于装调光谱仪的光学系统,三维机构分为升降维、偏转维和悬臂旋转维。升降维可以在竖直方向上下调节,且可达到0.05mm的分辨率,满足光谱仪位置调节需求。偏转维可以实现4-3°左右摆动,且可以实现3'的分辨率,满足光谱仪0.5°视场的需求。悬臂旋转维可以实现竖直面内±62°的旋转,通过两级蜗轮蜗杆运动传递实现5"的高分辨率,满足覆盖114°光源输入的调节。

傅里叶红外光谱仪

基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪,要由红外光源、分束器、干涉仪、样品池、探测器、计算机数据处理系统、记录系统等组成,是干涉型红外光谱仪的典型代表,不同于色散型红外仪的工作原理,它没有单色器和狭缝,利用迈克尔逊干涉仪获得入射光的干涉图,然后通过傅里叶数学变换,把时间域函数干涉图变换为频率域函数图。克服了色散型光谱仪分辨能力低、光能量输出小、光谱范围窄、测量时间长等缺点。它不仅可以测量各种气体、固体、液体样品的吸收、反射光谱等,而且可用于短时间化学反应测量。目前,红外光谱仪在电子、化工、医学等领域均有着广泛的应用。

二维多轴差分吸收光谱仪

是用来监测大气中痕量气体成分的专用仪器,基于被动差分吸收光谱技术(DOAS)的光学在线分析仪器。它能同时自动监测SO2、NO2和O3三种污染气体,可实现污染气体垂直分布廓线以及水平分布的在线遥测,精细化诊断区域污染来源,为当前大气污染治理、科学化、精细化、差别化的管理提供有效数据支撑和决策支持。

在线挥发性有机物监测质谱仪

融合了膜富集、光电离、飞行时间质谱分析、高速数据采集以及高频高压电源等多个关键性技术。具有实时、快速、在线的特点,可实现环境空气和水中VOCs及恶臭气体定性定量检测,节省了离线方法中对样品采样、存贮、运输等过程所需要的时间。另外,设备具有VOCs及恶臭气体溯源功能。溯源系统由高性能飞行时间质谱仪、污染源指纹质谱库和溯源模型系统组成。

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