為了推進(jìn)國家環(huán)境空氣氨氣在線監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，2020年底，應(yīng)中國環(huán)境監(jiān)測總站的邀請，海爾欣科技攜HT-8700（國產(chǎn)）分別在北京和上海開展了大氣氨自動監(jiān)測設(shè)備對比測試實(shí)驗(yàn)，與數(shù)臺進(jìn)口、國產(chǎn)的氨氣分析儀同臺競技，開展技術(shù)摸底實(shí)驗(yàn)。
HT-8700是海爾欣自主研發(fā)的一款基于量子級聯(lián)激光吸收光譜原理（QCLAS）的高靈敏大氣痕量氨氣分析儀。它采用開放式光腔設(shè)計(jì)，避免了采樣管路對氨氣分子的吸附和遲滯效應(yīng)。不到100W的儀器功耗，非常適合在無電網(wǎng)區(qū)域的偏僻臺站和移動載具上部署和觀測。
圖1. 室外氨通量監(jiān)測站 HT-8700 高精度開路大氣氨分析儀
在北京總站，工作人員測試了在不同標(biāo)氣濃度下儀器的響應(yīng)情況。
圖2. HT-8700在北京環(huán)境監(jiān)測總站氨標(biāo)準(zhǔn)氣測試響應(yīng)曲線
可以看出儀器從高濃度回落至零點(diǎn)附近的時間響應(yīng)非常快，這也是直接光譜測量方法相比傳統(tǒng)的間接化學(xué)發(fā)光法的優(yōu)勢之一。通過對配氣濃度和測量濃度進(jìn)行線性擬合，得到儀器在0 - 700ppb測量范圍內(nèi)的測量/標(biāo)氣線性斜率為0.9983、R2 為0.99929。
圖3. HT-8700在0 - 700ppb濃度測量范圍內(nèi)氨氣配氣濃度和實(shí)測濃度擬合
在上海環(huán)境監(jiān)測站室內(nèi)環(huán)境，工作人員將HT-8700橫向安裝，測試了在低濃度范圍0--200ppb之內(nèi)的儀器性能。
圖4. 上海室內(nèi)環(huán)境檢測站——橫向安裝的HT-8700
圖5. HT-8700在0 - 200ppb范圍內(nèi)氨氣梯度濃度測試曲線
通過圖5曲線可以看出儀器的線性和穩(wěn)定性。對配氣濃度和測量濃度進(jìn)行線性擬合，可以得到斜率為0.98，R2 為0.99957。
圖6. HT-8700在0 - 200ppb范圍內(nèi)氨氣配氣濃度和實(shí)測濃度擬合
北京總站和上?？傉镜臏y試結(jié)果表明，在不同安裝方式和高濃度和低濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體的測試下，HT-8700分析儀具有良好的線性度和準(zhǔn)確度。用戶可以根據(jù)不同應(yīng)用場景，選擇合適的安裝方式進(jìn)行測量。如:車載時可選擇橫向安裝，野外氨通量觀測時可選擇縱向安裝，當(dāng)主風(fēng)向穩(wěn)定時，也可選擇橫向安裝。
接下來，分別測試了零點(diǎn)噪聲，24H零點(diǎn)漂移，80%量程漂移及量程噪聲，20%量程漂移及20%量程精密度。
零點(diǎn)噪聲：1小時數(shù)據(jù)檢查HT-8700E的零點(diǎn)噪聲。
圖7. 1小時數(shù)據(jù)零點(diǎn)噪聲
根據(jù)HJ654-2013 中零點(diǎn)噪聲及最低檢出限的測試方法測試零點(diǎn)噪聲及檢出限。
經(jīng)過計(jì)算：零點(diǎn)噪聲S0：0.06ppb 檢出限RDL：0.12ppb。
漂移：按 HJ654-2013 的測試要求計(jì)算 24h的零點(diǎn)漂移、20%量程漂移和80%量程漂移。測試如下圖。
圖8. 80%量程（160ppb）24h漂移
圖9. 20%量程（40ppb）24h漂移
根據(jù)圖8和圖9測試結(jié)果，可以看到20%量程漂移和80%量程漂移均小于2%。說明HT-8700具有良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性。
測試結(jié)果：
零點(diǎn)噪聲：S0: 0.06ppb
檢出限RDL：0.12ppb
響應(yīng)時間*：2min
20%量程漂移：0.67%
20%量程精密度：2.15%
80%量程漂移：2.37%
80%量程噪聲：1.22ppb
此外，HT-8700也與基于激光腔衰蕩(CRDS)原理的某進(jìn)口知名品牌的痕量氨分析儀在室內(nèi)進(jìn)行了數(shù)據(jù)比對。
圖10. HT-8700和進(jìn)口CRDS儀器室內(nèi)氨濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)對比
從圖10的對比數(shù)據(jù)中，我們可以看出HT-8700與基于激光腔衰蕩CRDS原理的進(jìn)口儀器的結(jié)果非常接近，雙方的變化趨勢，測量精度和響應(yīng)時間也相當(dāng)一致。
從本質(zhì)上來講，HT-8700既是一臺氨氣濃度分析儀，其特有的高頻測量性能也使其具備利用渦動協(xié)方差(Eddy Covariance)技術(shù)實(shí)現(xiàn)氨通量的測量的能力。對于氨氣這類活性強(qiáng)，本地化特性明顯的分子，通量測量是觀測氨排放源(Source)與匯(Sink)的重要方法，逐漸成為國際上對氨觀測的流行方法。因此，用戶選擇HT-8700系列產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)在大氣邊界層特定觀測條件下，大氣氨本底濃度與氨排放（沉降）通量數(shù)據(jù)的同時獲取。
小課堂：
為什么要如此關(guān)注大氣中的氨氣？
氨氣是一種一直被忽略的、被低估的、有毒的、堿性的、減排壓力很大的氣體；
因?yàn)闆]有太多溫室效應(yīng)，沒有納入到溫室氣體排放的監(jiān)測中；
因?yàn)椴粎⑴c光化學(xué)反應(yīng)，對平流層臭氧空洞沒有什么影響；
因?yàn)?0%以上的排放源來自于農(nóng)業(yè)化肥的施用以及畜牧業(yè)的生物排泄，而未納入到工業(yè)排放監(jiān)控中去；
因?yàn)檗r(nóng)業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，需要更多的農(nóng)產(chǎn)品和更多的蛋奶禽肉，因此離不開更多化肥的施用和畜牧業(yè)的發(fā)展；
因?yàn)楦嗟纳r儲存需要更多的制冷劑，而無水液氨是一種重要的工業(yè)制冷劑；
而農(nóng)業(yè)的無組織排放過于分散、單位規(guī)模小，以及當(dāng)前的儀器不能滿足監(jiān)測大氣氨濃度的需求，讓氨氣一直沒有得到應(yīng)有的重視和監(jiān)控；
而實(shí)際上氨氣作為大氣中唯一的堿性氣體，極易和大氣中的SO2和NOX反應(yīng)形成二次無機(jī)氣溶膠，是很多城市大氣顆粒物，也就是霧霾的主要元兇之一；
而氨常常是大氣氮沉降的最大單一來源，既可以干沉降的方式，也可以雨水形成濕沉降的方式重新回到地表，是造成土壤酸化和水體富營養(yǎng)化的主要因素，對環(huán)境、人體和動物的健康造成長期影響，極大的降低了生物多樣性。
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