利用横向塞曼效应技术对烟气中的二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)等干扰气体进行背景校正。采用基于塞曼效应的汞监测系统测量得到烟气经过湿法脱硫(WFGD)处理系统前后烟气中元素汞(Hg0)的平均质量浓度分别为0.36 μg·m-3和11.08 μg·m-3, 脱硫系统处理后烟气中Hg0浓度显著升高。经分析, 烟气中约99%的SO2被脱硫浆液吸收, 生成足量亚硫酸盐, 亚硫酸盐与Hg2+发生还原反应释放出Hg0；浆液pH值的变化加速Hg2+还原反应并释放Hg0。利用WFGD系统协同脱汞可能导致烟气Hg0排放浓度升高。Hg0排放浓度与烟气中其他成分的浓度均具有一定的相关性, 这与理论分析一致, 表明横向塞曼原子吸收法可以有效去除SO2、NOx等气体的干扰, 验证了应用横向塞曼原子吸收法检测烟气汞含量的准确性与可行性。

为了解决燃煤烟气汞监测困难的问题, 搭建了基于横向塞曼效应的烟气汞在线监测系统。当自然汞灯光源处于磁感应强度为1.5 T强磁场中时, 塞曼效应使得253.65 nm共振吸收线分裂为π和σ±线偏振光。利用汞原子吸收π线偏振光但不吸收σ±线偏振光的特性, 可实现对干扰气体和颗粒物等干扰背景的精确校正, 系统的探测下限为66.3 ng/m3。当烟气中二氧化氮气体的体积分数不高于5.09×10-4、二氧化硫的体积分数不高于1.83×10-4时, 系统的汞检测不受影响。对燃煤电厂的烟气汞排放进行了连续8 d的监测, 得到烟气汞的平均质量浓度为8.3 μg/m3, 质量浓度最大值为19.4 μg/m3, 均低于国家标准的规定值。实验结果表明, 烟气汞在线监测系统可对烟气中的干扰气体以及颗粒物等进行精确背景校正, 实现烟气汞的准确测量, 满足复杂烟气环境下对汞的长期在线监测。

烟气排放造成了严重的环境污染,其组分复杂和恶劣的检测环境对在线检测带来极大的困难。介绍了基于傅里叶变换红外光谱技术的烟 气多组分在线FTIR监测系统,该系统对烟气气路采用全程180℃伴热方式,并对多次反射池进行高温伴热,解决探测过程中烟气的冷凝和吸 附损耗等问题。该系统可用于烟气中SO2 、HCl、NOx 等多种气体浓度的监测。采用该系统与MCS100FT烟气在线检测系统进行 实时比对实验,测量结果具有良好一致性。实验表明对抽取烟气进行全程高温伴热方式的FTIR在线监测系统可用于烟气中多种气体浓度的测量。

被动差分吸收光谱技术(DOAS)是一种以太阳散射光为光源,利用不同气体分子的特征吸收来实现气体 定性定量测量的方法。成像光谱技术作为一种新型光电探测技术,能同时获取观测区域的空间信息 和光谱信息,该技术与DOAS结合构成了成像差分吸收光谱系统(IDOAS),可实现对气体的二维成像测 量。设计了基于凸面光栅Offner成像光谱仪、面阵CCD、紫外镜头和扫描旋转台的成像差分吸收 光谱系统,描述了系统的组成并着重介绍了Offner成像光谱仪的光学设计。针对该系统开发了基 于MFC框架的软件系统,实现了探测器参数设置、数据采集与显示、数据存储、电机扫描控制、 多波段成像、图谱合一等功能。利用该系统对发电厂烟羽排放进行外场测量,采用被动差分吸 收光谱方法对采集的太阳散射光谱进行处理获得SO2 柱浓度,实验证明系统运行稳定可靠,可用 于污染气体的二维成像解析。

中国大气汞污染严重,是全球范围大气汞污染最为严重的区域之一。汞主要以单质形式长时间存在于大气中,并可进行长 距离传输。对差分吸收光谱技术(DOAS)应用于大气汞测量的可行性进行了研究。首先,通过测量不同长度的饱 和汞蒸气样品池对光谱的吸收,了解汞共振线的吸收情况;并分析了汞样气对高分辨率光谱仪的响应;最后,利用现 有仪器对大气汞吸收进行了测量,确定了主要干扰气体及大气汞测量对仪器光谱分辨率的要求,为进一步的大气汞 测量及燃煤烟气中高浓度汞测量提供了先期技术支持。