烟气在线监测系统——紫外差分吸收光谱技术介绍

    烟气在线监测系统——紫外差分吸收光谱技术介绍

    紫外差分吸收光谱法（DOAS）是一种分析技术，它利用吸收分子在紫外到可见光段的特征吸收来研究大气层的痕量气体成分。这种技术的由来可以追溯到1960年代，当时德国海德堡大学环境物理研究所的Platt提出了差分吸收光谱法（DOAS）。

    在1970年代，美国环保局（EPA）和美国国家标准局（NIST）开始开发和标准化紫外差分吸收光谱法（DOAS）。自那时以来，紫外差分吸收光谱法（DOAS）已经成为一种广泛应用的技术，用于检测和监测大气中的污染物。

    紫外差分吸收光谱法（DOAS）其基本原理就是利用空气中的气体分子的窄带吸收特性来鉴别气体成分，并根据窄带吸收强度来推演出微量气体的浓度。DOAS的主要优点是可以在不同波长下检测多种不同气体的质量浓度，因此可以用于实时监测多种不同气体的浓度。DOAS技术在工业源排放的二氧化硫、硫化物、氮氧化物等污染气体现场监测中得到了广泛应用。在烟气监测领域得到了大面积的应用。

    DOAS技术主要是以大气中的痕量污染气体对紫外和可见光波段的特征吸收光谱为基础，通过特征吸收光谱鉴别大气污染气体的类型和浓度，因此适用于在该波段有特征吸收的气体分子。D0AS是基于痕量气体分子的窄带吸收特征的检测。吸收的光强度遵守Lambert-Beer（朗伯比尔）吸收定律，同时要考虑散射对测量的影响，如考虑瑞利散射(Rayleigh)、米散射(Mie）的影响。

    为了消除Rayleigh散射和Mie散射等的影响，通常采用滤波技术，将包含在大气吸收光谱中由分子吸收引起的光谱变化分离出来。这种处理是基于由Rayleigh散射和Mie散射等引起的光学厚度的变化随波长缓慢变化，而由分子吸收特性引起的光学厚度的变化随波长快速变化。为此将散射引起的光谱变化称为“宽带”光谱(低频部分)，将分子吸收引起的光谱变化称为“窄带”光谱(高频部分)。计算过程中使用高通滤波器将随波长快速变化的“窄带”光谱分离出来，被分离出来的分子吸收光谱用参考光谱进行拟合，来计算出存在于被测大气中的光吸收物质的浓度。这就是差分吸收光谱法的基本思想。