1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230036
3 安徽大学物质科学与信息技术研究院, 安徽 合肥 230601
利用差分吸收光谱技术 (DOAS) 反演了我国首个星载大气痕量气体差分吸收光谱仪 (EMI) 的臭氧斜柱浓度 (SCD), 通过 SCIATRAN 辐射传输模型建立了大气质量因子 (AMF) 的查找表, 最终得到 EMI 的臭氧垂直柱浓度 (即臭氧柱总量)。将 EMI、OMI 和 TROPOMI 于 2018 年 11 月 2 日获得的南极区域臭氧柱总量进行了对比分析, 三者均观测到南极中高纬度 (30° S～70° S) 的臭氧高值区域与南极内陆 (75° S～90° S) 的臭氧低值区域, 且 EMI 与 OMI、TROPOMI 的臭氧柱总量相关性 (R2) 分别为 0.977 和 0.979。进一步将 EMI 反演的臭氧柱总量与南极长城站 (62.22 S, 58.96 W) 地基天顶散射光差分吸收光谱仪 (ZSL-DOAS) 反演的臭氧柱总量进行对比, 二者相关性 (R2) 为 0.926。
大气痕量气体差分吸收光谱仪 差分吸收光谱技术 南极 臭氧柱总量 查找表 environmental trace gases monitoring instrument differential optical absorption spectroscopy Antarctica total ozone columns lookup table 大气与环境光学学报
2021, 16(3): 215
1 中国科学院大气物理研究所 中层大气和全球环境探测重点实验室，北京 100029
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国极地研究中心 自然资源部极地科学重点实验室，上海 200136
4 武汉大学 电子信息学院，武汉 湖北 430072
5 山东省科学院海洋仪器仪表研究所，青岛 山东 266100
6 中国科学技术大学 中国科学院近地空间环境重点实验室，合肥 安徽 230026
7 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，武汉 湖北 430071
一套瑞利散射激光雷达已部署在南极中山站（69.4° S, 76.4° E）用于探测大气密度和温度。该激光雷达的光源为二倍频Nd:YAG脉冲激光器，重复频率30 Hz，单脉冲能量约400 mJ，同时使用一台0.8 m口径的垂直指向望远镜作为接收望远镜，可以探测平流层上层及中间层下层（USLM）区域的大气密度及温度廓线。在垂直分辨率为300 m，时间分辨率为30 min的情况下，由光子噪声引起的大气密度和温度测量不确定性分别小于1.5%和1 K。该激光雷达自2020年3月开始在中山站开展常规观测，有助于研究极区USLM区域的大气密度、温度的变化特征以及大气波动的传播特性。
Rayleigh scattering lidar atmospheric density and temperature Antarctica 瑞利散射激光雷达 大气密度和温度 南极 红外与激光工程
2021, 50(3): 20210010
1 河北省地矿中心实验室, 河北 保定 071051
2 河北大学化学与环境科学学院, 河北 保定 071002
3 河北大学生命科学学院, 河北 保定 071002
地衣是应用广泛的大气污染生物监测器。 电感耦合等离子体发射光谱法/质谱法(ICP-MS/AES)是植物元素定性定量分析的重要和高效的方法。 但受严重大气污染影响, 我国部分地区的地衣元素水平远高于其他植物, 且在空间、 时间、 物种和元素类别方面存在巨大差异。 虽然地衣在大气污染监测方面具有良好的应用前景, 但我国地衣元素分析测试方面尚缺乏专门的方法学研究, 这限制了大气质量的地衣生物监测在我国的开展。 因此, 有必要对地衣样品元素含量的ICP-MS/AES法进行优化。 以国家一级标准物质GBW10014(圆白菜)、 GBW10015(菠菜)、 GBW10052(绿茶)和地衣标准物质(IAEA-336)为材料, 探讨了地衣样品的不同消解方法、 取样量、 分析谱线、 同位素、 内标元素及仪器参数对ICP-MS和ICP-AES结果的影响。 确定了适用于大批量地衣元素测试的干法灰化-碱熔ICP-AES和微波消解ICP-MS的优化条件, 该优化条件具有线性关系好(r>0.999 0)、 检出限低、 准确度高和精密度好的特点。 以优化后的测试方法测定采自我国太行山区和南极阿德利岛的地衣样品, 结果表明太行山地衣体内元素含量远高于南极阿德利岛, 大气沉降对太行山地衣元素组成的相对贡献也较大。 验证了优化方法的适用性, 为京津冀环境治理提供科学数据和技术支持。
地衣 生物监测 太行山 南极 微波消解 干法灰化-碱熔 大气沉降 Lichen biomonitoring Taihang Mountains Antarctica Microwave digestion Dry ashing-alkali fusion digestion Atmospheric deposition 光谱学与光谱分析
2016, 36(10): 3320
1 中国科学技术大学极地环境研究室, 安徽 合肥230026
2 中国科学技术大学理化科学试验中心, 安徽 合肥230026
为探求快速、 廉价、 无损、 同步的光谱技术在南极古湖沼研究中的可能性, 本文分析了南极中山站附近采集的一根湖泊沉积柱样品的近红外反射光谱数据, 通过主成分(PCA)统计分析方法, 发现主成分因子载荷值与反映湖泊生产力变化的环境指标S2(有机质热解烃类化合物指标, 指示湖藻类来源有机质)在深度剖面上具有一致的变化趋势, 两者表现出显著的正相关关系, 表明近红外光谱技术可用于快速恢复南极湖泊古生产力变化记录。 对比光谱曲线650～700 nm处的谷面积与S2的关系, 发现光谱数据的PCA分析法较常规的谷面积法更能够作为反映湖泊初级生产力变化的有效指标。 本研究结果为在偏远的南极地区开展湖泊古环境变化研究提供了一种新的快捷方法和技术途径。
近红外光谱 湖泊初级生产力 湖泊沉积物 PCA分析 南极 Near infrared reflectance spectroscopy (NIRS) Lake primary productivity Lake sediments PCA analysis Antarctica 光谱学与光谱分析
2011, 31(10): 2688
1 国家海洋局第一海洋研究所， 山东 青岛266061
2 国家海洋局海洋生物活性物质重点实验室， 山东 青岛266061
3 广西科学院， 广西 南宁530007
激光镊子拉曼光谱技术可以实现在自然状态下对单个细胞或细胞器较长时间的观察研究。 应用激光镊子拉曼光谱技术实时观察南极微生物低温降解芳香烃过程中单个南极细菌的细胞生长和胞内生物大分子的动态变化过程， 收集、 分析其拉曼光谱， 结果发现: 单细胞的拉曼光谱反映了其细胞内部的生命物质组成， 南极动球菌NJ41和希瓦氏菌NJ49生长和降解芳香烃过程中产生蛋白类和葡聚糖类物质较多， 而假交替单胞菌NJ289生长和降解芳香烃过程中产生脂类物质较多， 其次才是蛋白类物质； 各菌株产生蛋白类物质的多少是与产生的降解限速酶对应的， 也是与低温降解芳香烃的能力是直接相关的。
激光镊子拉曼光谱技术 南极微生物 低温降解 芳香烃 Laser tweezers Raman spectroscopy (LTRS) Antarctica microorganisms Low-temperature biodegradation Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs)
