介绍了一种基于施密特-卡塞格林望远镜的光纤收发一体长光程差分光学吸收光谱(LP-DOAS)系统, 并应用于实际大气HONO和NO2的测量。 该测量系统采用光纤收发一体设计, 相比于目前广泛使用的卡塞格林式差分光学吸收光谱系统更能充分利用望远镜主镜有效面积, 具有较高的光学效率。 分析了暗电流, 偏置以及望远镜内部反射光对系统的影响, 在晴好天气下, 望远镜内部反散光所占大气谱光强比例小于1%。 且通过与传统卡塞格林式差分光学吸收光谱系统进行了实际大气NO2的测量对比, 相关系数r达到0.968, 验证了新系统测量的准确性。 利用该测量系统在河北固城开展了对大气HONO和NO2高灵敏度、 高时间分辨率的外场观测, 在光程为2 490 m下系统对HONO和NO2探测限(2σ)分别为84.2和144.6 ppt。 测量期间的平均时间分辨率约为30 s, HONO和NO2浓度最大值分别为3.2和37.8 ppb, 最小值均低于探测限, 并根据观测期间的数据结果计算夜间HONO/NO2平均值为0.12。

介绍了自行研发的便携式DOAS系统, 该系统基于差分吸收光谱技术(differential optical absorption spectroscopy, DOAS), 并结合了光纤光谱仪和多次反射池技术。 通过采用SO2标准气体和NO2标准气体对系统的精确度及稳定性进行测试, 利用该系统对铜陵市某工业园区的SO2, NO2和苯等污染成分开展了走航观测实验。 结果表明, 在整个测量期间, 以上污染气体在近污染厂区显示了较高的浓度值, SO2的最高浓度为5 023.2 μg·m-3, NO2为2 195.2 μg·m-3, 苯为162.5 μg·m-3。 在吸收光程为12.6 m时, 系统对SO2, NO2和苯的最低检测限分别为67.0, 169.9和30.6 μg·m-3。 该便携式DOAS系统可为工业园区气体泄漏、 无组织排放等气态污染物的应急性及监督性监测和评估提供便捷、 有效的技术手段。

非相干光宽带腔增强吸收光谱作为高灵敏检测技术, 已成功应用于多种大气痕量气体浓度的测量。 根据腔增强吸收光谱技术测量原理可知, 若已知测量气体准确浓度, 镜片反射率随波长的变化曲线、 有效吸收长度、 光学腔内有无测量气体吸收前后的光辐射变化, 可测量出待测气体的吸收截面。 SO2由于a3B1—X1A1自旋禁阻跃迁, 在345～420 nm波段吸收截面较低（～10－22 cm2/molecule）, 其测量有一定难度, 而准确的弱吸收截面对于卫星反演大气痕量气体浓度以及大气研究等方面均有重要意义。 采用365 nm LED光源的宽带腔增强吸收光谱实验装置测量357～385 nm波段范围SO2的弱吸收, 获得该波段SO2弱吸收截面, 并与已公开发表的SO2吸收截面进行对比, 相关系数r为0.997　3, 验证了非相干光宽带腔增强吸收光谱技术准确测量气体弱吸收截面的适用性。

为确定光学腔内高反射率镜片的反射率随波长的变化, 分别采用不同气体瑞利散射的差异性和已知浓度的吸收气体对同一对高反射率镜片的反射率随波长变化曲线进行标定.结果表明: 高反射率镜片在359~380 nm光谱区间内反射率曲线为0.99962~0.99990, 两种方法标定结果的相关系数达到0.998, 具有较高的一致性.用腔增强吸收光谱实验装置与商用氮氧化物分析仪同时对实际大气NO2进行测量, 验证了镜片反射率标定的准确性.