OP-FTIR-CT技術在大氣污染物監(jiān)測中的應用.pdf

1、開路傅立葉變換紅外光譜（OP-FTIR），結合計算機層析（CT）技術，可以用于重構泄漏或發(fā)散化學物質(zhì)濃度的分布，是大氣環(huán)境監(jiān)測及工業(yè)衛(wèi)生領域的一種新興的探測技術。本文從OP-FTIR／CT技術在大氣污染物監(jiān)測中的應用出發(fā)，具體研究如下： 1．發(fā)展了經(jīng)典迭代算法─約束非負線性最小二乘法（LSNC），在OP-FTIR／CT重構體系中的應用。利用計算機模擬技術產(chǎn)生的一系列測試圖，對算法的重構結果進行了定性和定量分析，并與目前應用最廣泛

2、的迭代算法─最大期望值最大似然法（MLEM）進行了比較，進而對算法進行評價。結果表明：該算法不僅能準確重構出污染物的濃度分布，而且對痕量氣體形成的窄峰的重構結果更準確；同時對于空間內(nèi)不斷變化的濃度峰，重構結果更穩(wěn)定，抗模擬噪聲能力更強。該算法的發(fā)展，對于工業(yè)衛(wèi)生領域泄漏源位置的探測，以及在大氣環(huán)境監(jiān)測中，化學物質(zhì)煙羽總是處于不斷的變化，測量時又常常受到噪聲干擾等問題的解決，具有重要的意義。 2．利用OP-FTIR技術，對丙酮氣體

3、濃度進行了快速多重掃描，得到污染物的時間分辨傅立葉光譜，將所測得的光路積分濃度（PICs）及重新自助取樣后的PICs數(shù)據(jù)，經(jīng)LSNC算法重構，得到了丙酮氣體在二維空間的濃度分布，驗證LSNC算法在OP-FTIR／CT重構技術中的應用。實驗結果與模擬研究所得結論一致，同時，LSNC算法的重構光路積分數(shù)據(jù)更接近原始測量數(shù)據(jù)，此外，自助取樣法能明顯改善重構結果，彌補現(xiàn)有FTIR儀器在時間分辨上的不足，通過對原始PICs數(shù)據(jù)的重新無序取樣，可以

4、補充某些實際測量PICs數(shù)據(jù)遺漏的信息。 3．利用時間序列分析結合高斯模擬技術，模擬產(chǎn)生污染物濃度分布及人員位置分布，證明了OP-FTIR／CT技術可以用來估計26min時間加權平均人體暴露。但估計值與真實值之間相關系數(shù)R<'2><,TWA>依賴于相應的模擬條件：當煙羽峰較寬且變化相對較慢時，R<'2><,TWA>較大，相反，當煙羽峰較窄且變化快速的時候，R<'2><,TWA>則相對較小。這一研究為工業(yè)衛(wèi)生領域的污染物控制、人員