實驗項目：使用梯度法、渦動相關(guān)法和兩種新型開路儀器的氨沉降測量

項目地點：荷蘭 Ruisdael 觀測站

合作伙伴：荷蘭應(yīng)用科學(xué)院和荷蘭國家公共衛(wèi)生與環(huán)境研究所的聯(lián)合研究團隊

部署儀器：HT8700大氣氨激光開路分析儀

項目簡介：

氨的干燥沉積(NH₃)是荷蘭大氣向土壤和植被的氮沉積的最大因素，導(dǎo)致富營養(yǎng)化和生物多樣性的損失。然而，學(xué)術(shù)界對于氨通量測量的數(shù)據(jù)十分有限，而且通常最多只有月度分辨率。造成這種情況的一個重要原因是在干燥條件下測量氨通量非常困難。過去，沒有一種技術(shù)可以被認(rèn)為是氨通量測量的黃金標(biāo)準(zhǔn)，這使得新技術(shù)的測試和判斷其質(zhì)量變得復(fù)雜。    

這項研究展示了兩種新型測量裝置的相互比較結(jié)果，旨在以半小時分辨率測量氨的干沉降。在為期五周的比較期內(nèi)，研究人員在荷蘭 Cabauw 的 Ruisdael 觀測站并排運行了兩種光學(xué)開路的通量觀測技術(shù)：其一是使用梯度法通量技術(shù)新型 RIVM-miniDOAS 2.2D 儀器，其二是寧波海爾欣光電科技有限公司推出的使用渦度協(xié)方差技術(shù)的HT8700大氣氨激光開路分析儀。

RIVM-miniDOAS 2.2D和HT8700大氣氨激光開路分析儀均為開路式光學(xué)儀器，在測量過程中直接測量氨在大氣中的含量。除此之外，它們在測量原理和從測量濃度得出沉積值的方法上存在很大差異。

在迎風(fēng)地形均勻又沒有附近障礙物時，兩種不同的技術(shù)顯示出非常相似的結(jié)果（r = 0.87）。觀察到的通量從約80 ng NH₃ m^-2 s^-1 的沉降到約140 ng NH₃ m^-2 s^-1 的排放不等。無論是在絕對通量值還是實時的通量和濃度變化，兩種截然不同的技術(shù)中獲得了相似的結(jié)果，這證實了兩種儀器都能夠在至少幾周的連續(xù)時間內(nèi)以高時間分辨率測量氨通量。不過這個相關(guān)性也會受到其他因素影響，例如當(dāng)風(fēng)向受到附近障礙物干擾時。

此外，論文中還討論了兩個系統(tǒng)的技術(shù)性能（例如，正常運行時間、精度）和實際局限性。miniDOAS 系統(tǒng)的正常運行時間達到了 100%，但在這次活動中對兩臺儀器進行了定期校準(zhǔn)（占7周正常運行時間的35%）。而HT8700在下雨期間和下雨后不久數(shù)據(jù)有效性較低，并且其早期產(chǎn)品使用的光學(xué)鏡面涂層可能會退化，導(dǎo)致約21%的數(shù)據(jù)缺失（針對此問題的升級版光學(xué)鏡面已經(jīng)交付客戶使用）。

雖然HT8700在惡劣天氣條件下的獨立運行時間有限，在適當(dāng)?shù)那闆r下，該系統(tǒng)仍然可以提供良好的結(jié)果，為未來的升級迭代版本打開了良好的前景，將能適用于業(yè)務(wù)化的實時氨通量監(jiān)控應(yīng)用。

這些儀器所提供的嶄新的高時間分辨率數(shù)據(jù)將促進對氨干沉降過程的研究，從而更好地理解氨沉降過程，并更好地對化學(xué)傳輸模型進行參數(shù)化。