煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)——紫外差分吸收光譜技術(shù)介紹

    紫外差分吸收光譜法（DOAS）是一種分析技術(shù)，它利用吸收分子在紫外到可見(jiàn)光段的特征吸收來(lái)研究大氣層的痕量氣體成分。這種技術(shù)的由來(lái)可以追溯到1960年代，當(dāng)時(shí)德國(guó)海德堡大學(xué)環(huán)境物理研究所的Platt提出了差分吸收光譜法（DOAS）。

    在1970年代，美國(guó)環(huán)保局（EPA）和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（NIST）開(kāi)始開(kāi)發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化紫外差分吸收光譜法（DOAS）。自那時(shí)以來(lái)，紫外差分吸收光譜法（DOAS）已經(jīng)成為一種廣泛應(yīng)用的技術(shù)，用于檢測(cè)和監(jiān)測(cè)大氣中的污染物。

    紫外差分吸收光譜法（DOAS）其基本原理就是利用空氣中的氣體分子的窄帶吸收特性來(lái)鑒別氣體成分，并根據(jù)窄帶吸收強(qiáng)度來(lái)推演出微量氣體的濃度。DOAS的主要優(yōu)點(diǎn)是可以在不同波長(zhǎng)下檢測(cè)多種不同氣體的質(zhì)量濃度，因此可以用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)多種不同氣體的濃度。DOAS技術(shù)在工業(yè)源排放的二氧化硫、硫化物、氮氧化物等污染氣體現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。在煙氣監(jiān)測(cè)領(lǐng)域得到了大面積的應(yīng)用。

    DOAS技術(shù)主要是以大氣中的痕量污染氣體對(duì)紫外和可見(jiàn)光波段的特征吸收光譜為基礎(chǔ)，通過(guò)特征吸收光譜鑒別大氣污染氣體的類型和濃度，因此適用于在該波段有特征吸收的氣體分子。D0AS是基于痕量氣體分子的窄帶吸收特征的檢測(cè)。吸收的光強(qiáng)度遵守Lambert-Beer（朗伯比爾）吸收定律，同時(shí)要考慮散射對(duì)測(cè)量的影響，如考慮瑞利散射(Rayleigh)、米散射(Mie）的影響。

    為了消除Rayleigh散射和Mie散射等的影響，通常采用濾波技術(shù)，將包含在大氣吸收光譜中由分子吸收引起的光譜變化分離出來(lái)。這種處理是基于由Rayleigh散射和Mie散射等引起的光學(xué)厚度的變化隨波長(zhǎng)緩慢變化，而由分子吸收特性引起的光學(xué)厚度的變化隨波長(zhǎng)快速變化。為此將散射引起的光譜變化稱為“寬帶”光譜(低頻部分)，將分子吸收引起的光譜變化稱為“窄帶”光譜(高頻部分)。計(jì)算過(guò)程中使用高通濾波器將隨波長(zhǎng)快速變化的“窄帶”光譜分離出來(lái)，被分離出來(lái)的分子吸收光譜用參考光譜進(jìn)行擬合，來(lái)計(jì)算出存在于被測(cè)大氣中的光吸收物質(zhì)的濃度。這就是差分吸收光譜法的基本思想。