DOAS方法的多特征譜解析及應(yīng)用.pdf

1、大氣質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著生態(tài)平衡和人類健康，因此監(jiān)測(cè)和控制大氣污染源的排放具有相當(dāng)重要的意義。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)固定污染源中氣態(tài)污染物(SO2、NOx)和顆粒物的同時(shí)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)，本文對(duì)差分光學(xué)吸收光譜(DOAS)技術(shù)做了進(jìn)一步的拓展，并設(shè)計(jì)了基于該方法的固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CEMS)。
　　 本文主要內(nèi)容如下：
　　 1.提出了DOAS方法的多特征譜解析，對(duì)于光譜中包含的各種信息的不同特性進(jìn)行分析，得出它們對(duì)于吸收

2、光譜的影響。吸收光譜依據(jù)隨波長(zhǎng)和時(shí)間變化的快慢，可分離為快波、中快波、中慢波和慢波四個(gè)部分，分別與儀器噪聲、氣體污染物的特征吸收、顆粒物擾動(dòng)和儀器漂移具有很高的相關(guān)性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煙氣中氣態(tài)污染物和顆粒物濃度的同時(shí)監(jiān)測(cè)。
　　 2.根據(jù)固定污染源中氣態(tài)污染物及顆粒物的光譜特性，提出了基于DOAS方法的CEMS系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),并分別介紹了其中的光學(xué)系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、工控機(jī)及軟件設(shè)計(jì)。對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)中的準(zhǔn)直系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，基于分光

3、系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算系統(tǒng)光譜分辨力為0.102nm。針對(duì)系統(tǒng)工作的惡劣環(huán)境，進(jìn)行了消除雜散光、防潮、防塵、防震及恒溫等多方面的設(shè)計(jì)。最后利用內(nèi)置角錐鏡、遮光板、標(biāo)準(zhǔn)氣體樣品池及低壓汞燈進(jìn)行了系統(tǒng)的標(biāo)定。
　　 3.提出了利用DOAS方法監(jiān)測(cè)氣態(tài)污染物和顆粒物的數(shù)據(jù)處理方法，分為兩條主線：建模實(shí)驗(yàn)和實(shí)際測(cè)量。在建模試驗(yàn)中，利用濃度呈梯度分布的單一氣體進(jìn)行測(cè)量，通過Savitzky-Golay數(shù)字濾波器從吸收光譜中提取快波，計(jì)算出基準(zhǔn)吸收

4、系數(shù)。利用基準(zhǔn)截面計(jì)算所得的濃度與實(shí)際濃度進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，建立擬合公式。利用已知的氣體濃度，排除中慢波中氣體的影響，對(duì)顆粒物濃度建模。在實(shí)際測(cè)量中，從預(yù)處理后的吸收光譜中得到中快波，利用最小二乘法計(jì)算基準(zhǔn)截面下的濃度，再代入擬合公式中得到真實(shí)的氣態(tài)污染物濃度。之后排除中慢波中氣體的影響，求出顆粒物濃度。應(yīng)用光譜平移和拉伸校正，使算法具有更好的適用性。
　　 4.分析了系統(tǒng)中影響測(cè)量精度的因素，如溫度、流速、分辨力等，提出了相應(yīng)的