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近年來，以差分吸收原理激光雷達(dá)、開放光路傅里葉紅外氣體分析儀、開放光路TDLAS氣體分析儀等為代表的開放光路大氣監(jiān)測技術(shù)迅猛發(fā)展，在污染成因分析、園區(qū)監(jiān)控、環(huán)境執(zhí)法等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但是，由于缺少相應(yīng)的計量校準(zhǔn)方法與配套計量標(biāo)準(zhǔn)裝置，導(dǎo)致對其校準(zhǔn)、質(zhì)控主要集中在光學(xué)計量特性上，難以直接溯源至標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)器具等“化學(xué)砝碼”，監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可比性和計量溯源性有待進(jìn)一步提升。

計量中心近年來聚焦開放光路大氣監(jiān)測儀器校準(zhǔn)技術(shù)研究，廣泛吸收英國國家物理實(shí)驗(yàn)室等國際先進(jìn)機(jī)構(gòu)相關(guān)校準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)，以技術(shù)較為成熟且在協(xié)同控制中廣泛應(yīng)用的差分吸收原理O₃激光雷達(dá)為突破口，設(shè)計了地基高準(zhǔn)確O₃發(fā)生與測量為基礎(chǔ)的校準(zhǔn)方法，結(jié)合計量中心在臭氧量值溯源領(lǐng)域的多年技術(shù)積累，并于2021年與中科院安徽光機(jī)所張?zhí)焓嬲n題組合作開展了差分吸收原理O₃激光雷達(dá)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)。

研究團(tuán)隊在合肥科學(xué)島搭建了地基校準(zhǔn)系統(tǒng)，分別校準(zhǔn)300、600、900米處激光雷達(dá)O₃濃度（圖1）。通過比對法，將激光雷達(dá)測量的O₃濃度量值溯源至監(jiān)測總站建立的生態(tài)環(huán)境部門臭氧.高計量標(biāo)準(zhǔn)，溯源框架圖見圖2。初步校準(zhǔn)結(jié)果表明（圖3和圖4），差分吸收原理O₃激光雷達(dá)測量結(jié)果能夠通過比對法較為準(zhǔn)確的溯源至臭氧標(biāo)準(zhǔn)量值，并可通過校準(zhǔn)曲線對其測量結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步修正，提升其測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

下一步，監(jiān)測總站計量中心將進(jìn)一步研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)濃度箱、標(biāo)準(zhǔn)排放量釋放裝置等開放光路原理監(jiān)測儀器校準(zhǔn)所需計量標(biāo)準(zhǔn)裝置，并聯(lián)合相關(guān)計量機(jī)構(gòu)、科研機(jī)構(gòu)建設(shè)校準(zhǔn)場地，擴(kuò)展校準(zhǔn)項(xiàng)目（典型溫室氣體、典型VOCs、氮氧化物等），并依托全國生態(tài)環(huán)境監(jiān)管專用計量測試技術(shù)委員會加強(qiáng)開放光程原理大氣監(jiān)測儀器計量技術(shù)規(guī)范制修訂，加強(qiáng)計量建標(biāo)，為相關(guān)監(jiān)測機(jī)構(gòu)、科研機(jī)構(gòu)、儀器企業(yè)等提供標(biāo)準(zhǔn)量值和校準(zhǔn)服務(wù)，提升開放光程原理大氣監(jiān)測儀器的準(zhǔn)確性、可比性和計量溯源性，服務(wù)減污降碳、協(xié)同控制、成因分析、環(huán)境執(zhí)法、園區(qū)監(jiān)控等生態(tài)環(huán)境監(jiān)管重點(diǎn)工作。

圖1 地基校準(zhǔn)系統(tǒng)示意圖

圖2 量值溯源體系框架圖

圖3 922m處激光雷達(dá)O₃濃度校準(zhǔn)結(jié)果（小時值）

圖4 922m處激光雷達(dá)O₃濃度校準(zhǔn)結(jié)果（8小時滑動均值）

圖5 計量中心工程師在校準(zhǔn)場地現(xiàn)場校準(zhǔn)、維護(hù)傳遞標(biāo)準(zhǔn)