煙氣在線監(jiān)測系統(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光段的特征吸收來研究大氣層的痕量氣體成分。這種技術(shù)的由來可以追溯到1960年代，當時德國海德堡大學(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，美國環(huán)保局（EPA）和美國國家標準局（NIST）開始開發(fā)和標準化紫外差分吸收光譜法（DOAS）。自那時以來，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)，用于檢測和監(jiān)測大氣中的污染物。

    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鑒別氣體成分，并根據(jù)窄帶吸收強度來推演出微量氣體的濃度。DOAS的主要優(yōu)點是可以在不同波長下檢測多種不同氣體的質(zhì)量濃度，因此可以用于實時監(jiān)測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)場監(jiān)測中得到了廣泛應(yīng)用。在煙氣監(jiān)測領(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紫外和可見光波段的特征吸收光譜為基礎(chǔ)，通過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。吸收的光強度遵守Lambert-Beer（朗伯比爾）吸收定律，同時要考慮散射對測量的影響，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。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)。計算過程中使用高通濾波器將隨波長快速變化的“窄帶”光譜分離出來，被分離出來的分子吸收光譜用參考光譜進行擬合，來計算出存在于被測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。