基于多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)开展拉萨上空太阳散射光谱观测和对流层NO2柱浓度反演研究, 探究西藏和平解放70周年大庆活动期间拉萨上空NO2对流层垂直柱浓度变化特征。 研究结果表明: 观测实验期间(2021年8月9日至2021年8月31日)白天NO2对流层垂直柱浓度的平均值为4.46×1015 molec·cm-2, 明显高于西藏和平解放70周年大庆活动日当天NO2浓度水平(2.85×1015 molec·cm-2); 而且NO2对流层垂直柱浓度日均值的逐日变化与地面在线观测数据具有良好相关性, 相关系数为0.58。 观测实验期间拉萨市主导风向为西风, 东西方向是大气NO2污染物的传输通道, 这与拉萨城区河谷地形相一致。 观测实验期间NO2对流层垂直柱浓度小时均值的平均日变化呈现“U”型分布, 早晚出现高值, 低值浓度出现在16:00时左右, 但西藏和平解放70周年大庆活动日当天NO2对流层垂直柱浓度的日变化除表现为早晚峰值外, 还在正午12:00时出现峰值, 这与活动结束后道路管控措施解除以及活动保障车辆行驶排放有关。 本研究证实了地基MAX-DOAS遥感观测技术在高原城市拉萨具有很好地适用性, 同时也发现拉萨大气NO2浓度水平变化主要受城市交通排放影响, 西藏和平解放70周年大庆活动当日拉萨对流层大气NO2浓度低。

为了探究京津冀本底浓度地区NO2这一重要空气污染物的变化特征, 采用多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)在上甸子区域大气本底站开展了太阳散射光谱观测以及NO2柱浓度反演研究。 在NO2的405～430nm特征谱段进行了定量光谱解析, 并通过几何近似法计算了2009年7～9月NO2对流层垂直柱浓度(VCDtrop)。 观测期间NO2 VCDtrop平均值和最大值分别为5.43×1015和7.15×1016 molec·cm-2。 NO2 VCDtrop日均值浓度水平较低, 但总体上有上升趋势。 NO2 VCDtrop变化过程与风速风向关系密切: 西南风时风速越小NO2 VCDtrop越低, 东北风对NO2 VCDtrop有扩散稀释作用。 NO2 VCDtrop日变化形态总体上呈现为中午时段低、 早晚较高的特征, 并且傍晚峰值比早间峰值略高。 上甸子站NO2 VCDtrop浓度水平和日变化幅度相比北京城区同期观测结果明显偏小。 NO2 VCDtrop变化特征与河北香河和固城等污染相对较轻站点观测到的变化特征相一致。 总之, MAX-DOAS能够有效监测区域本底大气的NO2 VCDtrop, 其变化特征与工业和交通排放、 大气光化学过程、 大气传输等复杂因素有关, 还需积累更多数据和深入研究。

针对全球变暖贡献最大的两种温室气体CO2和CH4, 采用自行研制的地基傅里叶变换近红外光谱遥测系统连续观测了合肥地区2012年2月到2013年4月的直射太阳光光谱, 进而获得整层大气透过率测量光谱。 在前向模型中采用逐线积分、 低阶多项式近似方法得到整层大气透过率模拟光谱。 利用模拟透过率光谱在CO2的6 150～6 270 cm-1波段、 CH4的5 970～6 170 cm-1波段对测量透过率光谱进行迭代拟合, 获得气体柱浓度。 以O2柱浓度为内标函数获得CO2和CH4的干柱体积混合比。 CO2和CH4干柱体积混合比日均值都具有较大波动性和明显的季节周期性, 它们的月均值整体上具有较强的一致性, 但是变化特征不尽相同。 与日本温室气体卫星瓦里关地区的报道结果相比, CO2含量峰谷值对应的时间相对滞后, 并且峰值到谷值的转变时间较长; 与利用SCIAMACHY资料分析的全国范围内CH4柱浓度平均值变化趋势相比, CH4含量表现出夏高冬低的单峰单谷型变化趋势。 它们的变化特征与源和汇的平衡、 气象和气候条件等复杂因素有关, 还需长期观测和深入研究。

介绍了一种基于直射太阳光红外吸收光谱技术的遥测系统, 并利用该系统在合肥地区进行了连续观测。从太阳吸收光谱中测量了整层大气透过率,采用逐线积分 方法模拟计算了整层大气透过率,基于非线性最小二乘光谱反演算法从实测整层大气透过率中反演了甲烷 气体柱浓度和氧气柱浓度,并以氧气柱浓度为内标函数获得了甲烷干空气柱体积混合比,精密度优于2%。 将本系统测量的2012年9月25日12:00～15:00 CH4 干空气柱体积混合比均值与此时段过境本站点区域的日本温 室气体卫星的CH4 观测结果进行了比较,两者偏差小于1%。可见,该系统和方法是一种有效的甲烷气体柱浓 度探测系统和方法,具有较高精度。

易挥发有机化合物(VOCs)的来源广泛且参与大气光化学反应,是光化学污染物的主要前体物,也是影响 城市和区域大气质量的重要污染物,工业生产过程中多点源、面源和无组织源排放的VOCs是其重 要来源。对于多点源、无组织排放源,其所包含的各种污染排放情况复杂且存在较多未知因素,一直 缺乏便捷和快速的监测手段。利用车载掩日法通量遥测技术(SOF-FTIR),以太阳直射光的红外辐 射作为接收光源,快速扫描工厂污染区域并进行实时的气体泄漏监测,具有结构轻便、便于移动测量、 可进行多组分、低浓度、远距离遥测等优点。实验分析表明,该方法可快速大范围地对化工厂区的VOCs排放 进行监测并给出其时空分布情况,可为试验地区相关的环保决策提供有效的数据支持。

研制了一种地基傅里叶变换红外光谱遥测系统，自动记录了晴天的太阳近红外吸收光谱，从该光谱中实时获得了整层大气透射率，进而采用最优化方法从该透射率中反演出了测量站点地区大气中2011年10月17日到2013年3月6日期间的整层水汽柱浓度含量。由该地基遥感技术获得的高时间分辨率整层水汽柱浓度与太阳辐射计的测量结果相比较，两者具有较好的一致性，相关系数达92%。测量站点地区的水汽柱浓度日变化很大并且没有明显周期性，日变化的复杂特征与多种因素有关。由于大气环流、季节温度变化等因素影响，测量站点地区水汽柱浓度呈现出明显季节周期特征，夏季明显高于冬季。这些结果对于水汽探测和分析方法的研究应用具有重要意义。

使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术, 测量了两种不同浓度的枯草芽孢杆菌的红外透过率谱, 根据朗伯-比尔定律计算出它们的质量消光截面, 通过算出复折射率的虚部, 再使用KK(Kramers-Kronig)关系, 导出复折射率的实部, 并对实验结果作了分析和讨论。 通过研究枯草芽孢杆菌复折射率的测量和分析方法, 对于进一步研究生物气溶胶的吸收和散射特性、 拓宽生物气溶胶的测量和遥测技术方法, 具有重要的意义。

红外辐射定标是红外遥感信息定量化的关键技术，对所测光谱进行定标是定量分析中的重要环节。给出了两点定标、线性多点定标和非线性多点定标的具体算法，使用傅里叶变换红外光谱仪，测量了HFY-302B和HFY-300B型黑体在不同温度下的辐射谱，其中一些辐射谱用于定标，使用另外一个特定温度下的辐射谱来检验定标结果，结果表明，线性多点定标方法更加准确。

大气气溶胶是影响大气环境的主要污染物之一,在大气污染过程中,大气气溶胶粒子污染在其中占有 重要的地位。通过FTIR系统检测合肥冬季气溶胶粒子中的无机离子成分,表明合肥地区冬季气溶胶的 源与气溶胶的粒径有关:粒径小于2.5 μm的气溶胶细粒子,主要来源于化石燃料燃烧、机动车排放等 人为污染排放源。而在粒径大于2.5 μm的气溶胶中,矿石含量比较高。

介绍了一种基于太阳光谱的傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术实时监测石油化工区丙烯浓度分布情况的新方法和非线性最小二乘法反演污染气体浓度的算法。利用自主研发的车载FTIR系统对预监测污染源区域做闭合环路测量获取背景参考谱、测量谱，同时应用气体辐射传输的简化模型计算得到大气透过率谱，最终应用非线性最小二乘拟合算法对大气透过率谱反演得出污染源区域周边污染气体分布的柱浓度信息。运用此方法实际遥测了上海高桥石油化工区丙烯排放的情况，实验结果显示，测量的丙烯柱浓度分布准确地反应了污染物的排放和扩散情况，证明了车载FTIR技术在区域性污染气体监测方面的实用性。