應用案例

首頁(yè)      應用案例      氨氣 NH?      Picarro G2103(ES&T ? 應用Picarro G2103揭秘城市大氣氨濃度的早高峰)

Picarro G2103(ES&T ? 應用Picarro G2103揭秘城市大氣氨濃度的早高峰)

發(fā)表時(shí)間:2024-04-17瀏覽量:102

點(diǎn)擊藍字

關(guān)注我們FOLLOW US

 

 

不管是煙霧箱實(shí)驗還是數值模擬,高濃度氨氣對PM2.5污染的影響都已被證實(shí)。然而,由于測量數據的缺乏,我國大氣氨濃度的時(shí)空變化特征依然不是十分清楚。中科院大氣物理研究所研究員潘月鵬團隊在環(huán)境領(lǐng)域頂級期刊ES&T上發(fā)表的最新文章,應用Picarro G2103高精度氨氣分析儀揭示了城市大氣氨濃度的日變化特征,并對其來(lái)源進(jìn)行了追蹤。相關(guān)研究結果對從事全球氮循環(huán)、大氣污染、氨氮沉降等監測領(lǐng)域的專(zhuān)家學(xué)者具有借鑒意義。

 

 

文章鏈接:

https://doi.org/10.1021/acs.est.1c05884

 

1

 

研究概述

 

我國氨氣(NH3)排放量居全球之首,超過(guò)了歐洲和北美之和。高濃度的NH3是造成我國城市霾污染的關(guān)鍵前體物,通過(guò)大氣傳輸和干濕沉降也會(huì )對自然生態(tài)系統產(chǎn)生不利影響。我國正在制定相關(guān)減排政策,準確開(kāi)展NH3測量是重中之重。

 

NH3在大氣中的停留時(shí)間很短,其日變化特征明顯。以往在農田或者草地的觀(guān)測發(fā)現,NH3在早晨7-10點(diǎn)常出現一個(gè)峰值。但以往的觀(guān)測資料主要是在某個(gè)季節,全年連續的測量數據非常少,這使得我們難以判斷NH3早高峰是否普遍存在,尤其是在大氣污染嚴重的城市地區。

 

2

 

觀(guān)測地點(diǎn)

 

中國科學(xué)院大氣物理研究所某辦公樓頂,位于北京市中心以北,三環(huán)和四環(huán)之間,周邊每天的交通量約為10萬(wàn)輛,交通流量從05:00開(kāi)始迅速增加,在上午11:00左右達到峰值。

 

潘月鵬研究員團隊使用Picarro公司在線(xiàn)光學(xué)法測量?jì)x器G2103對NH3濃度日變化進(jìn)行一整年的觀(guān)測,發(fā)現北京大氣環(huán)境中NH3早高峰是一種普遍現象:一年中共有267天出現NH3濃度早高峰,出現頻率為73.0%。特別是在冬季,不僅NH3濃度早高峰出現的頻率大,濃度的增長(cháng)速度也很快,漲幅超過(guò)了20%,是NH3濃度早高峰最為典型的季節。

 

圖1. NH3早高峰的出現頻率和濃度的增幅

 

為了研究冬季NH3濃度早高峰,該研究還同時(shí)使用傳統的濕化學(xué)方法(ChemComb 3500采樣系統)測量了NH3的日變化特征。結果發(fā)現,ChemComb與Picarro光學(xué)法測量的NH3濃度日變化特征相似,均與機動(dòng)車(chē)流量日變化特征一致。觀(guān)測期間,Picarro和ChemComb測量的NH3濃度分別為15.9 ± 12.5和14.1 ± 7.5 μg m−3,沒(méi)有顯著(zhù)性差異。這一結果證實(shí)了光學(xué)儀器測量結果的可靠性。

 

圖2. Picarro和ChemComb

觀(guān)測NH3濃度時(shí)間序列對比

 

該研究最后還提取了冬季樣品中的NH4+,使用離子色譜法(ICS-90, Dionex Corporation, Sunnyvale, CA)測定了NH4+濃度。隨后,基于自主發(fā)展的化學(xué)測量方法,在中國科學(xué)院應用生態(tài)研究所穩定同位素生態(tài)實(shí)驗室通過(guò)同位素比率質(zhì)譜儀(IsoPrime100,IsoPrime limited,英國)測定分析NH4+的δ15N值。同位素數據確認了機動(dòng)車(chē)排放對NH3濃度早高峰的貢獻高達40%,是需要重點(diǎn)管控的排放源。 

 

3

 

研究意義

 

以往研究發(fā)現,早晨大量NH3排放會(huì )導致HONO和氣溶膠硝酸鹽和硫酸鹽的爆發(fā)性增長(cháng),誘發(fā)霾污染。因此,精準認識NH3濃度早高峰的來(lái)源對控制光化學(xué)和氣溶膠污染都有重要意義。本研究通過(guò)小時(shí)尺度同位素示蹤技術(shù),完美再現了NH3同位素的日變化特征,從一個(gè)新的視角解讀了北京冬季氨氣濃度早高峰的形成過(guò)程,發(fā)現了機動(dòng)車(chē)排放對NH3濃度早高峰的重要貢獻,為城市大氣NH3精準減排提供了科學(xué)依據。

 

通訊作者簡(jiǎn)介

 

潘月鵬,中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員、博士生導師。承擔國家級科研課題20余項,發(fā)表學(xué)術(shù)論文百余篇,獲省部級獎勵獎4項,擔任6個(gè)期刊編委,入選全球前2%頂尖科學(xué)家榜單。

 

個(gè)人主頁(yè):

http://people.ucas.ac.cn/~panyuepeng

 

核心儀器介紹

Picarro G2103是一款高精度在線(xiàn)氨氣分析儀。其業(yè)內領(lǐng)先的性能優(yōu)勢主要體現在以下方面:

 

1. 低檢測限:該分析儀具有很高的靈敏度,其檢測下限在 ppt 級別。

 

2. 低漂移:一整月的連續工作中僅漂移了 ±0.5 ppb。

 

3. 低吸附快響應:G2103 分析儀部件在重要的氣體過(guò)道上應用了涂層( SilcoNert® ),這能減小氨氣 ( NH3 ) 分子在過(guò)道表面上的吸附傾向性,加快測量的響應時(shí)間并消除測量偏差。

 

響應時(shí)間原始數據結果展示

 

4. 抗干擾氣:Picarro’s (CRDS) 光腔衰蕩光譜,在光譜中的相鄰氣體分子之間的高度選擇性,常見(jiàn)的揮發(fā)性有機化合物對氨氣測量沒(méi)有干擾 (Ref. Kamp et al. 2018, Atm. Meas. Tech.)

 

5. 水汽校準:英國國家物理實(shí)驗室對 G2103 的獨立驗證表明,G2103 分析儀可報告準確的干摩爾分數,適用于潮濕環(huán)境條件,無(wú)需校正水的影響

 

該圖顯示了 G2103 對一系列加濕(相對濕度= 60%)空氣樣品的線(xiàn)性行為 ,并準確報告干摩爾分數。(Ref. Martin et al., 2016, Appl. Phys. B)

 

6. 便攜性:該分析儀尺寸小,功耗要求低,可在幾分鐘內進(jìn)行拆裝(無(wú)論是在實(shí)驗室還是在野外),操作簡(jiǎn)便,運行數月無(wú)需維護或消耗品。

 

 

Picarro氨氣分析儀性能卓越,大量實(shí)驗室采用Picarro的CRDS技術(shù)測量NH3

 

  • MetNH3 - 歐洲環(huán)境空氣中氨的計量,ENV55 的聯(lián)合研究項目(JRP)

    旨在開(kāi)發(fā)用于測量空氣中氨的計量溯源性,從初級氣體混合物和儀器標準水平到現場(chǎng)水平。Picarro 是該項目的技術(shù)合作方

  • EMPA - 瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗室

    自2006年以來(lái),Picarro G2103 分析儀在瑞士國家空氣質(zhì)量監測網(wǎng)絡(luò )(Nabel)中使用,被認為是NH3報告的參考方法

  • AGROSCOPE - 瑞士農業(yè)聯(lián)邦部

    為了滿(mǎn)足與農業(yè)相關(guān)的環(huán)境目標(AEO),瑞士的氨(NH3)總排放量必須減少約 40%。

  • NPL – 英國國家物理實(shí)驗室

    英國的國家測量標準實(shí)驗室,總部設在英國倫敦 Teddington 的 Bushy Park。是英國最大的應用物理組織

  • PTB -德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院

    Physikalisch-Technische Bundesanstalt(PTB)是德國國家計量機構, PTB 測量具有最高的準確性和可靠性 

  • METAS - 瑞士國家計量研究所

    瑞士聯(lián)邦計量研究所(METAS)以必要的準確度實(shí)現和傳播國際統一和認可的計量單位。

  • INTEL – 英特爾公司

    英特爾是全球最大,價(jià)值最高的半導體芯片制造商之一。Picarro 分析儀用于其半導體制造工廠(chǎng)

    FMI - 芬蘭氣象研究所

  • 當前和預測條件,包括動(dòng)畫(huà)衛星圖像,氣候統計和研究和定制服務(wù)說(shuō)明

  • UBA Germany - 德國環(huán)境部

    德國的主要環(huán)境保護機構,UBA 的任務(wù)是確保同胞們擁有健康的環(huán)境,最大限度地保護他們免受空氣,水和其它污染物的侵害

  • NOAA - 美國國家海洋和大氣管理局

    美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)是一個(gè)專(zhuān)注于海洋和大氣條件的聯(lián)邦機構

 

我國科研院所、高校及高新技術(shù)企業(yè)也應用Picarro G2103 氨氣高精度分析儀進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域的研究,包括但不限于以下單位: 

   

國內應用Picarro G2103分析儀機構不完全概況

 

 
 
 

 

Picarro G2103分析儀具體參數信息請點(diǎn)擊鏈接或發(fā)送“G2103”至任意以下郵箱獲?。?/p>

 

https://www.picarro.com/zh-hans/support/library/documents/g2103_analyzer_datasheet?language=zh-hans

 

韓工:hyx@cen-sun.com

陳工:chenxf@cen-sun.com

高工:gaoch@cen-sun.com 

 

聯(lián)系我們
  • 地址:北京市海淀區北三環(huán)西路48號1號樓A座6A
  • 電話(huà):010-51627740
  • 手機:18094238319
  • 郵箱:info@cen-sun.com
  • 網(wǎng)址:http://www.45minuteworkout.com/
官方微信
Copyright ? 2023 北京世紀朝陽(yáng)科技發(fā)展有限公司    備案號:京ICP備05017992號-1   sitemap.xml   技術(shù)支持:化工儀器   管理登陸