海爾欣參與國家環境監測總站氨氣分析設備測試

更新日期：2021-05-31 點擊次數：2885

背景概述

為了推進國家環境空氣氨氣在線監測技術標準的制定工作，2020年底，應中國環境監測總站的邀請，海爾欣科技攜HT-8700（國產）分別在北京和上海開展了大氣氨自動監測設備對比測試實驗，與數臺進口、國產的氨氣分析儀同臺競技，開展技術摸底實驗。

HT-8700是海爾欣自主研發的一款基于量子級聯激光吸收光譜原離（QCLAS）的高靈敏大氣痕量氨氣分析儀。它采用開放式光腔設計，避免了采樣管路對氨氣分子的吸附和遲滯效應。不到100W的儀器功耗，非常適合在無電網區域的偏僻臺站和移動載具上部署和觀測。

圖1. HT-8700具備IP67設計防水標準可直接安裝于監測站樓頂露天環境

在北京總站，工作人員測試了在不同標氣濃度下儀器的響應情況。

圖2.北京環境監測總站標氣測試響應曲線

可以看出儀器從高濃度回落至零點附近的時間響應非常快，這也是直接光譜測量方法相比傳統的間接化學發光法的優勢之一。通過對配氣濃度和測量濃度進行線性擬合，得到儀器在0 - 700ppb測量范圍內的測量/標氣線性斜率為0.9983、R2 為0.99929。

圖3. 0 - 700ppb范圍線性擬合

在上海環境監測站室內環境，工作人員將HT-8700橫向安裝，測試了在低濃度范圍0--200ppb之內的儀器性能。

圖.4 橫向安裝的HT-8700

圖5. 0 - 200ppb濃度階梯測試曲線

通過圖5曲線可以看出儀器的線性和穩定性。對配氣濃度和測量濃度進行線性擬合，可以得到斜率為0.98，R2 為0.99957。

圖6. 0 - 200ppb線性擬合

北京總站和上海總站的測試結果表明，在不同安裝方式和高濃度和低濃度標準氣體的測試下，HT-8700分析儀具有良好的線性度和準確度。用戶可以根據不同應用場景，選擇合適的安裝方式進行測量。如:車載時可選擇橫向安裝，野外氨通量觀測時可選擇縱向安裝，當主風向穩定時，也可選擇橫向安裝。

接下來，分別測試了零點噪聲，24H零點漂移，80%量程漂移及量程噪聲，20%量程漂移及20%量程精密度。

零點噪聲：1小時數據檢查HT-8700E的零點噪聲。

圖7. 1小時數據零點噪聲

根據HJ654-2013 中零點噪聲及檢出限的測試方法測試零點噪聲及檢出限。

經過計算：零點噪聲S0：0.06ppb 檢出限RDL：0.12ppb。

漂移：按 HJ654-2013 的測試要求計算 24h的零點漂移、20%量程漂移和80%量程漂移。測試如下圖。

圖8. 80%量程（160ppb）24h漂移

圖9. 20%量程（40ppb）24h漂移

根據圖8和圖9測試結果，可以看到20%量程漂移和80%量程漂移均小于2%。說明HT-8700具有良好的重復性和穩定性。

測試結果：

零點噪聲：S0: 0.06ppb

檢出限RDL：0.12ppb

響應時間*：2min

20%量程漂移：0.67%

20%量程精密度：2.15%

80%量程漂移：2.37%

80%量程噪聲：1.22ppb

此外，HT-8700也與基于激光腔衰蕩(CRDS)原理的某進口的痕量氨分析儀在室內進行了數據比對。

圖10. HT-8700和進口CRDS儀器測試對比

從圖10的對比數據中，我們可以看出HT-8700與基于激光腔衰蕩CRDS原理的進口儀器的結果非常接近，雙方的變化趨勢，測量精度和響應時間也相當一致。

從本質上來講，HT-8700既是一臺氨氣濃度分析儀，其*的高頻測量性能也使其具備利用渦動協方差(Eddy Covariance)技術實現氨通量的測量的能力。對于氨氣這類活性強，本地化特性明顯的分子，通量測量是觀測氨排放源(Source)與匯(Sink)的重要方法，逐漸成為上對氨觀測的流行方法。因此，用戶選擇HT-8700系列產品，可以實現在大氣邊界層特定觀測條件下，大氣氨本底濃度與氨排放（沉降）通量數據的同時獲取。