[发明专利]测定空气中活性奇氮氧化物的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定空气中活性奇氮氧化物(NOz)浓度的方法。

本发明还涉及一种用于实现上述方法的装置。

背景技术

平流层的“臭氧空洞”、酸雨问题、大气气溶胶和城市光化学烟雾现象等大气化学研究重点，都和活性奇氮氧化物有直接或间接的关系。空气中的总活性氮氧化物(NOy)一般划分为：

氮氧化物(NOx)，是指一般环保概念的氮氧化物，包括NO与NO₂；

活性奇氮氧化物(NOz)，是指除一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)之外的氮氧化物，包括：NO₃、N₂O₅、HNO₃、过氧乙酰硝酸酯(PAN)、其他有机硝酸盐和硝酸盐气溶胶等。

需要说明的是，N₂O和NH₃不属于活性奇氮物种之列，因此在之后的说明书中，本发明测定的活性奇氮氧化物(NOz)是不包括N₂O和NH₃。

其中，NOz由NO与NO₂通过均相与非均相化学反应过程转化而来，作为光化学烟雾和灰霾的主要成分，可为气态或气溶胶，它是氮氧化物自由基的临时储库，它最终可通过干湿沉降成为氮氧化物自由基在大气中的汇，也可通过远程输送，后经其他自由基再生为活性氮氧化物自由基而成为光化污染的源。而目前国内外都没有针对NOz的在线观测设备，应用最为广泛的氮氧化物分析仪(NO、NO₂)存在严重干扰问题，因为这种仪器基于先将NO₂催化转化成NO，再通过NO与O₃反应发光，通过测量光强，计算NO的浓度，切换转化和不转化气路，进而反推和差减出NO和NO₂的浓度。在测量NO时能非常准确，但在钼转化器中转化空气中NO₂时，会因为钼转化器的低选择性，将其它非NO₂的氮氧化物(NOz中的一部分)一同转化，造成NO₂浓度高估，但由于这种一般的氮氧化物分析仪的转化器温度设置较低，气路传输线和采样过滤器未经过优化，导致其转化NOz的数量与种类均是非线性的，即：公知的氮氧化物分析仪(NO、NO₂)存在严重干扰问题，测到的既不是NOx也不是NOy(如果能精确地同时测量NOx和NOy，则可以计算出NOz)，而且后期无法校正，产生很大误差，尤其是在大气氧化性强，光化学产物浓度高的城市，这种影响产生的误差可达到10％-60％。因此迫切需要一种可准确测量空气中NOz浓度的方法和设备，从而定量分析其对光化学污染、灰霾形成的贡献。研究NOz对空气质量模式改进，制定大气污染调控政策等提供数据与理论支持，具有研究价值和科学意义，是目前迫切需求的基础科学研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测定空气中活性奇氮氧化物(NOz)的方法。

本发明的又一目的提供一种用于实现上述方法的装置。

为实现上述目的，本发明提供的测定空气中活性奇氮氧化物(NOz)的方法，具体步骤是：

将待测气体分别输入钼转化器和紫外光转化单元，钼转化器(在320℃-400℃之间工作)将待测气体所有的活性氮氧化合物(NOy)均转化为一氧化氮(NO)，然后测定总活性氮氧化物(NOy)浓度；

紫外光转化单元中的待测气体在紫外光照射下将二氧化氮(NO₂)转化为一氧化氮(NO)，然后测定氮氧化物(NOx)浓度，并由总活性氮氧化物(NOy)浓度减去氮氧化物(NOx)浓度，得到活性奇氮氧化物(NOz)的浓度。

所述的方法，其中，待测气体是被采样泵抽吸进入钼转化器和紫外光转化单元。

本发明提供的用于实现上述方法的装置，主要包括有紫外光转化器单元、钼转化器和一氧化氮检测器单元；其中：

紫外光转化器单元由石英反应室和紫外线光源构成，紫外线光源可透过石英玻璃反应室并照射石英反应室内的待测气体；

紫外光转化器单元和钼转化器的进样口均通过一三通阀连接至一进气口，紫外光转化器单元和钼转化器的出样口均连接至一氧化氮检测器单元。

所述的装置，其中，紫外光转化器单元的进样口安装有粒子过滤膜。

所述的装置，其中，紫外光源单元装备有金属卤素灯，产生UV-B波段的紫外光。

所述的装置，其中，三通阀为电磁三通阀。