【案例分享】光化学烟雾箱中的大气化学反应监测
时间：2024-11-14 阅读：167
Background
背景介绍
光化学烟雾是由工业排放、汽车尾气等人类活动产生的挥发性有机化合物（VOCs）、氮氧化物（NOx）等污染物在阳光照射下发生复杂的光化学反应而生成的次生污染物。臭氧和二次有机气溶胶（SOA）和其他光化学产物是光化学烟雾的主要组成部分。
光化学烟雾箱是一种用于研究大气污染物化学反应的实验设备，尤其是研究光化学烟雾的形成和行为。光化学烟雾箱通过模拟大气环境中的条件，将污染物置于类似真实环境的条件下（如温度、湿度、太阳辐射等）进行反应，研究其中复杂的光化学反应机制。通过这些实验，研究人员能够更好地理解光化学烟雾的形成过程和环境影响，特别是机动车、工业排放等源头对大气化学反应的影响，为大气污染治理提供科学依据。
Monitoring difficulties
监测难点
Monitoring difficulties
光化学烟雾箱实验中的气体反应非常复杂且动态，涉及多种污染物及其反应产物的生成、转化和耗散。传统的气体监测设备在灵敏度和实时性上难以满足需求，且监测设备无法综合捕捉多种气体的协同反应。为了准确监测光化学烟雾箱中的气体反应物及产物，研究人员需要高灵敏度的气体分析工具，能够实时检测多种关键气体浓度变化的高效分析仪器。Picarro 光腔衰荡光谱（CRDS）气体分析仪以其高精度、快速响应和多气体同步测量的能力，在光化学烟雾箱实验中有着特别的优势。
Picarro solution
Picarro 解决方案
Picarro solution
Picarro 气体分析仪应用于光化学烟雾箱，能够通过其光腔衰荡光谱技术，实时测量多种关键气体的浓度，如二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、一氧化碳（CO）、氨气（NH₃）、甲醛（HCHO）及其他痕量气体，为分析光化学反应过程提供关键数据。
设备安装与集成
Picarro 分析仪通过气路系统与光化学烟雾箱相连接，持续采集箱内气体样本。由于光化学烟雾箱中涉及复杂的化学反应过程，Picarro 设备高灵敏度的多气体监测能力使其能够同时捕捉多种反应气体的浓度变化，为反应过程中的关键节点提供实时数据。
反应过程监测
在光化学烟雾箱内，研究人员引入机动车尾气或工业排放物质，并通过调节温度、湿度、光照强度等参数，模拟实际大气条件。Picarro 分析仪实时监测箱内气体的化学反应进程，包括臭氧生成以及二氧化碳、一氧化碳等气体的变化过程。
数据记录与分析
Picarro 气体分析仪能够高频率采集数据，并将实时测量的数据呈现为浓度随时间的变化曲线。研究人员可以直接观察反应开始、中间产物生成、反应结束等多个阶段的气体变化，尤其是次生污染物的形成。
Solution Advantages:
方案优势
Solution Advantages
高灵敏度和准确度
Picarro 分析仪基于 CRDS 技术原理，有效光程超过 10 公里，实现微量气体 ppb 甚至 ppt 级别的精准测量。
快速响应和多气体监测能力
Picarro 分析仪小巧便携，便于集成，多型号分析仪（G2301+G2307+PI2103）组合使用，能够实现对烟雾箱内包括 CO2/CH4/HCHO/NH3 等多种气体的同步实时快速测量，秒级的响应速度对于动态反应中的捕捉至关重要。
非破坏性分析
测量过程中不会产生任何废气，确保被测气体在检测过程中不被损耗或改变，以便对整个烟雾箱的气体环境进行长期监控。
环境适应性强
仪器内部经过严格的温度和压力控制，确保测量结果不会受外界环境变化的影响，适用于需要严格控制环境条件的光化学烟雾箱实验。
校准和维护方便
基于CRDS原理的仪器漂移极低，无需频繁校准，可以极大提高实验效率。仪器维护成本低，没有需要频繁更换的耗材。
Picarro 气体分析仪在光化学烟雾箱中的应用展示了其在大气污染研究中的强大功能。通过实时、精确地监测光化学反应中的多种关键气体，Picarro 分析仪为研究大气污染的生成机制、评估污染控制措施的有效性提供了科学依据，极大推动了大气化学领域的研究进展。