第31卷，第10期 2011年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.31,No.10,pp2659-2663
October,2011
超高分辨差分吸收光谱技术测量火焰中OH自由基刘宇，刘文清，阔瑞峰，司福祺，许振宇，胡仁志，谢品华中国科学院安散光学精密机械研究所，国家环境光学监测仪器工程技术研究中心，安徽合肥
230031
摘要介绍了超高分辨差分吸收光谱测量火焰中（H自由基的实验方法与结果分析。实验以准直氙灯作为光源；使用基长为20m，反射次数176次，总光程为3520m的怀特结构多次反射池扩展光程；使用光谱分辨率为3.3pm的超高分辨中阶梯光栅光谱仪作为光谱采集系统。该系统满足对OH自由基单根吸收谱线测量的需求。实验得了OH自由基在308nm附近的6条特征吸收峰。利用此方法对蜡烛、酒精灯、酒
精喷灯火焰中的OH自由基进行了监测，并反演了它们的浓度。关键调高分辨差分吸收光谱；OH自由基；中阶梯光栅光谱仪
DOl; 10, 3964/j. issn. 1000-0593(2011)10-2659-05
中图分类号：O433.1
引言
文献标识码：A
程的理论研究进行得相当充分[4)，为了测量OH自由基浓度，近20年来众多的科学家做了大量的工作(4]，但由于大气环境中OH化学活性高，时空变化剧烈，寿命只有几秒
OH白由基是大气中最重要的氧化剂，它不仅是大气氧化能力的承要指标，也是衰量污染气体自清清能力的一个度量。对流层大气中几乎所有可被氧化的痕量气体包括CO 和CH化合物（光化学烟雾前体物）、温室气体、酸沉降、氧化VOCs(二次有机气溶胶的前体物)[等都是与OH自由基反应而通过况降被清除出大气的。与OH自由基的反应是它们降解的快速步骤，因此(H自由基的浓度决定了它们在大气对流层中的寿命以及浓度分布。
OH自由基在大气光化学反应中起初始化作用，即对流层太阳光的紫外成分产生OH自由基，OH自由基与大气中的有机物反应产生其他自由基，从而启动了大气中的整个氧化链。大气中的微量物质种类紫多，它们之间相互影响，关系极端复杂，其中OH自由基起核心作用。人为污染物的大量排放已经使大气氧化性能受到了严重的扰动23)，这些扰动主要表现在对流层大气O，浓度的显著升高、全球平均大气氧化能力的显著下降和受污染的大陆对流层氧化能力的显著增强（如我国大城市出现的光化学污染）。大气OH化学反应过程能够影响区域和全球的气候变化、大气臭氧水平以及酸沉降等重大环境问题，OH自由基的研究有助于认识区域性和全球性大气光化学复合污染。
国内外早期的工作对OH自由基在对流层中的化学过
（在清洁大气中寿命约1s，污染大气中约10ms)，而且，OH 浓度极低，小于万亿分之一（10#～10°mol·cm*)，OH的准确的测量在技术上是一种挑战，-直是地球物理学的一个难题。
目前拥有OH自由基在线快速连续探测技术的研究单位，主要分布在德国、英国、日本和美国。20世纪80年代， OH自由基的测量主要有放射性碳氨化技术，水杨酸过滤液相色谱检测技术和白旋辅集电子自旋共探或气相色谱一质谱检测技术。近期，OH自由基的测量技术主要有：气体扩张激光诱导荧光技术(FAGE)、差分吸收光谱技术(DOAS)和化学电离质谱技术(CIMS)。其中前两种是光谱方法，后一种是化学方法。差分吸收光技术与另两种技术相比其有更高的测量准确度。目前我国在OH自由基的现场测量技术和设备上还是空白。
长光程差分吸收光讲技术对于测量对流层大气中OH 自由基以及其他衰量气体是一种非常好的方法。Hubler在 1984年率先使用高分辨差分吸收光谱技术对对流层中的OH 自由基进行了测量，与此同时，Permer在1987年、Callies、 Dorn、Platt在1988年、Hofzumahaus在1991年、Mount在 1992年都分别对对流层中的OH自由基进行了监测。长光程差分吸收光谱技术可以利用痕量气体的“指纹吸收”对对流
收稿日期：2010-11-25，修订日期：2011-03-03
基金项目：中国科学院重大科研装备研制项目（YZ200727)，国家自然科学基金项目（40805015）和安徽省优秀青年科技基金项目
(10040606Y28)资助
作者简介：刘字，1981年生，中国科学院安徽光学精密机械研究所博士研究生
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