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文章推薦 | 使用梯度法、渦動(dòng)相關(guān)法和兩種新型開(kāi)路儀器的氨沉降測(cè)量
荷蘭應(yīng)用科學(xué)院（TNO, the Netherlands Organisation for Applied Scientific Research）和荷蘭國(guó)家公共衛(wèi)生與環(huán)境研究所（RIVM, National Institute for Public Health and the Environment）的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇題為“ Field comparison of two novel open-path instruments that measure dry deposition and emission of ammonia using flux-gradient and eddy covariance methods "的研究論文，已發(fā)表于《Atmospheric Measurement Techniques》。
實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：使用梯度法、渦動(dòng)相關(guān)法和兩種新型開(kāi)路儀器的氨沉降測(cè)量
項(xiàng)目地點(diǎn)：荷蘭 Ruisdael 觀測(cè)站
合作伙伴：荷蘭應(yīng)用科學(xué)院和荷蘭國(guó)家公共衛(wèi)生與環(huán)境研究所的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)
部署儀器：HT8700大氣氨激光開(kāi)路分析儀
項(xiàng)目簡(jiǎn)介：
氨的干燥沉積(NH3)是荷蘭大氣向土壤和植被的氮沉積的最大因素，導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化和生物多樣性的損失。然而，學(xué)術(shù)界對(duì)于氨通量測(cè)量的數(shù)據(jù)十分有限，而且通常最多只有月度分辨率。造成這種情況的一個(gè)重要原因是在干燥條件下測(cè)量氨通量非常困難。過(guò)去，沒(méi)有一種技術(shù)可以被認(rèn)為是氨通量測(cè)量的黃金標(biāo)準(zhǔn)，這使得新技術(shù)的測(cè)試和判斷其質(zhì)量變得復(fù)雜。
這項(xiàng)研究展示了兩種新型測(cè)量裝置的相互比較結(jié)果，旨在以半小時(shí)分辨率測(cè)量氨的干沉降。在為期五周的比較期內(nèi)，研究人員在荷蘭 Cabauw 的 Ruisdael 觀測(cè)站并排運(yùn)行了兩種光學(xué)開(kāi)路的通量觀測(cè)技術(shù)：其一是使用梯度法通量技術(shù)新型 RIVM-miniDOAS 2.2D 儀器，其二是寧波海爾欣光電科技有限公司推出的使用渦度協(xié)方差技術(shù)的HT8700大氣氨激光開(kāi)路分析儀。
HT8700大氣氨激光開(kāi)路分析儀部署于荷蘭的觀測(cè)站
RIVM-miniDOAS 2.2D和HT8700大氣氨激光開(kāi)路分析儀均為開(kāi)路式光學(xué)儀器，在測(cè)量過(guò)程中直接測(cè)量氨在大氣中的含量。除此之外，它們?cè)跍y(cè)量原理和從測(cè)量濃度得出沉積值的方法上存在很大差異。
在迎風(fēng)地形均勻又沒(méi)有附近障礙物時(shí)，兩種不同的技術(shù)顯示出非常相似的結(jié)果（r = 0.87）。觀察到的通量從約80 ng NH3 m-2 s-1 的沉降到約140 ng NH3 m-2 s-1 的排放不等。無(wú)論是在絕對(duì)通量值還是實(shí)時(shí)的通量和濃度變化，兩種截然不同的技術(shù)中獲得了相似的結(jié)果，這證實(shí)了兩種儀器都能夠在至少幾周的連續(xù)時(shí)間內(nèi)以高時(shí)間分辨率測(cè)量氨通量。不過(guò)這個(gè)相關(guān)性也會(huì)受到其他因素影響，例如當(dāng)風(fēng)向受到附近障礙物干擾時(shí)。
HT8700與定制化RIVM-miniDOAS 2.2D 儀器所測(cè)量的氨通量變化顯示高度的一致性
此外，論文中還討論了兩個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)性能（例如，正常運(yùn)行時(shí)間、精度）和實(shí)際局限性。miniDOAS 系統(tǒng)的正常運(yùn)行時(shí)間達(dá)到了 100%，但在這次活動(dòng)中對(duì)兩臺(tái)儀器進(jìn)行了定期校準(zhǔn)（占7周正常運(yùn)行時(shí)間的35%）。而HT8700在下雨期間和下雨后不久數(shù)據(jù)有效性較低，并且其早期產(chǎn)品使用的光學(xué)鏡面涂層可能會(huì)退化，導(dǎo)致約21%的數(shù)據(jù)缺失（針對(duì)此問(wèn)題的升級(jí)版光學(xué)鏡面已經(jīng)交付客戶使用）。
雖然HT8700在惡劣天氣條件下的獨(dú)立運(yùn)行時(shí)間有限，在適當(dāng)?shù)那闆r下，該系統(tǒng)仍然可以提供良好的結(jié)果，為未來(lái)的升級(jí)迭代版本打開(kāi)了良好的前景，將能適用于業(yè)務(wù)化的實(shí)時(shí)氨通量監(jiān)控應(yīng)用。
這些儀器所提供的嶄新的高時(shí)間分辨率數(shù)據(jù)將促進(jìn)對(duì)氨干沉降過(guò)程的研究，從而更好地理解氨沉降過(guò)程，并更好地對(duì)化學(xué)傳輸模型進(jìn)行參數(shù)化。
HT8700大氣氨激光開(kāi)路分析儀產(chǎn)品升級(jí)
自動(dòng)清潔
自動(dòng)清潔系統(tǒng)使用清洗和噴氣功能來(lái)清除下鏡面的灰塵，免除常規(guī)的手動(dòng)清理。并采用了一種全新的鏡面涂層技術(shù)，增強(qiáng)耐腐蝕性，以保證實(shí)地的長(zhǎng)期觀測(cè)。
降雨傳感
如遇降雨天氣，系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)為無(wú)效數(shù)據(jù)。增設(shè)降雨識(shí)別芯片，通過(guò)傳感裝置實(shí)時(shí)反饋至系統(tǒng)。并將降雨期間收集的數(shù)據(jù)特殊標(biāo)注，便于使用者篩選有效數(shù)據(jù)。
鏡片加熱
在野外工作過(guò)程中會(huì)遇到低溫條件，普通鏡片易積水霧，影響鏡片反射效率。開(kāi)發(fā)加熱系統(tǒng)，增設(shè)加熱組件，可將鏡片溫度提至高于環(huán)境溫度。確保反射能力不受低溫、冷凝、降雨影響，使儀器分析結(jié)果更精準(zhǔn)、更可靠。
HT8700搭載升級(jí)版光學(xué)鏡面，進(jìn)行全新一輪野外測(cè)試
通過(guò)這次研究，我們可以看到，RIVM-miniDOAS 2.2D和HT8700大氣氨激光開(kāi)路分析儀在測(cè)量氨沉降方面具有很高的潛力和應(yīng)用價(jià)值。盡管這兩種儀器在測(cè)量原理和數(shù)據(jù)處理方法上存在差異，但在一定條件下，它們都能提供準(zhǔn)確可靠的測(cè)量結(jié)果。此外，通過(guò)不斷的技術(shù)升級(jí)和改進(jìn)，HT8700大氣氨激光開(kāi)路分析儀的性能和穩(wěn)定性得到了進(jìn)一步提高，為未來(lái)的氨沉降測(cè)量提供了更好的工具和手段。
總之，這項(xiàng)研究提供了有關(guān)氨沉降測(cè)量的新思路和新方法，為未來(lái)的環(huán)境保護(hù)和生態(tài)學(xué)研究提供了新的工具和手段。我們相信，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究的深入，我們將能夠更好地了解氨沉降過(guò)程，為保護(hù)環(huán)境、維護(hù)生態(tài)平衡和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。