N2O/CO2田间气体测量系统TILDAS-CS

利用TILDAS技术航测大气中HCOH和HCOOH

大气甲醛(HCHO)是烃类光氧化产物，也是HOx自由基前驱体。在对流层，主要是通过甲烷的氧化形成的，而在陆地边界层中，异戊二烯的氧化可以主导HCHO的产生。HCHO的光化学性质可以用来做HOx形成的模型预测。甲酸(HCOOH)的来源包括异戊二烯氧化、生物排放和生物量燃烧。实验结果表明，有机气溶胶大气氧化产生气相HCOOH和HCHO。深入的了解光化学臭氧形成、大气硫氧化和SOA形成所涉及的机制，对于理解全球气候变化是必要的。HCHO是其形成和处理的重要指标。同时测量HCHO和HCOOH可以为改进的SOA形成和传输模型提供信息。

哈佛大学Rodrigo联手Aerodyne公司Scott和David等人，在2004年于新西兰上空，进行了机载航测空气质量，时时监测大气中的HCHO和HCOOH变化。实验采用Aerodyne Dual laser监测仪，该光谱仪用于同时测量两个QC激光器的吸收(样品)、脉冲归一化(参考)和频率锁定光谱。Aerodyne光学设计的一个关键特性是，这两个激光源沿着几乎相同的光路传播，并共同聚焦在相同的探测器元件上。这大大降低了光学的复杂性。两个激光器之间的间隔为200μS，采集频率10HZ。光谱数据为2004年7月5日过境飞行数据的5分钟平均值。双激光中一个激光频谱为1765cm-1，监测HCHO和HCOOH；另一个激光频谱为967cm-1，监测NH3。本次实验是脉冲量子级联激光技术在机载平台上的首次应用。

整个实验得到了四块研究结论，包括异戊二烯氧化、火流羽事件、HCHO和HCOOH的光谱识别和城市流羽分析。

Rodrigo等人通过本次实验认为：Aerodyne仪器比我们以前用低温铅盐可调谐二极管激光器部署的仪器更小、更紧凑。结合飞机上其他仪器的数据，这些观测结果揭示了异戊二烯氧化产生的HCHO和HCOOH的来源、老化森林火羽中增强的HCOOH的观测结果，以及城市外流中二次人为烃氧化的证据。这些数据将有助于继续模拟大气碳氢化合物氧化和次生有机气溶胶的形成和去除。TILDAS技术的灵敏性和选择性，可以在更广泛的小型机载平台上，对一些重要的微量气体进行自主的常规性检测。

Aerodyne HCHO和HCOOH痕量气体监测仪：

• 精度precision

• 在进气口提供了颗粒分离装置和活性钝化装置，且可达到小于1s的响应时间

• 快速响应时间：10HZ

• 16通道阀控制的复杂采样系统，独有的sample/reference切换技术，实现自动化背景校准

• 强大的TDLWintel软件，提供灵活的仪器控制和实时数据分析，直接得到需要的通量结果，并将原始数据和通量结果文件进行存储。

• 显示及控制：可远程操控，无人值守

• 样品流速：标准0~20slpm，可选择更大（500slpm）

本文献：

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

其他参考文献：

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.