文档介绍：傅里叶变换红外光谱法测量大气中和的稳定同位素
王薇, 刘文清, 张天舒
中国科学技术大学物理学院,安徽合肥
中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室,安徽合肥
光谱技术的发展使得连续测量环境大气中的稳定同位素成为可能。描述了应用傅里叶变换红外
光谱技术测量环境大气中稳定同位素的方法。为了验证该方法对环境大气中的稳定同位素进行连续
测量的可行性,在七天的外场实验中,应用开放光程系统直接测量环境大气中的稳定同位素
,和的稳定同位素和,并得到大气中碳同位素比值δ和氘同位素比值
δ。对同位素比值δ和δ,系统的测量精度分别约为‰和‰。采用图方法,在不同的
时间尺度上对和的同位素数据进行分析,得到了水汽地表蒸散的氘同位素特征δ。外场实验的
结果证明了开放光程系统长期测量环境大气中稳定同位素的潜力。
光谱学;稳定同位素;傅里叶变换红外光谱;二氧化碳;水汽;环境大气

中国科学院知识创新工程重要方向项目(),环保公益性行业专项和国家自然科学基金项目
资助
王薇,女,年生,中国科学技术大学物理学院博士研究生
万方数据
万方数据
戕。一丛坐坠盥恪艿一粒睢啊套糸▲。归’㈩奉光谱学与光谱分析第卷▲奉℃,、发射望远镜、接收望远镜、光谱仪和计算机组成,如图尽S靡桓龇直媛饰腇馄滓—捶治銎逖罚渑浔赣腥鹊制冷的探测器。为了高精度同时分析的同位素,用紊约收集光谱,扫描次数是光谱平均时间和光谱信噪比的折中。光谱仪、接收望远镜和红外光源、发射望远镜距地面高约畂~?7殴程设定为馄准锹挤段。为了使仪器的温度漂移最小化和避免凝结现象,光谱仪和接收望远镜被置于一个相对封闭的小房子中,房子的温度控制在约℃。在用系统连续测量环境大气中气体成分的同时,用一个三维超声风速仪珿和一个温度湿度传感器琕来测量风场信息和环境大气的温度和相对湿度。风速仪距地面高与开放光程的垂直距离约为钠德始录三维风速和声温。温度湿度传感器距地面高挥超声风速仪附近,。光谱分析以非线性最小二乘算法,用一系列参考光谱来迭代拟合测量的样品光谱,由最佳拟合的参数确定痕量气体成分的浓度。用数据库的吸收线参数、光程、样品气体的温度和压强,结合包括分辨率、相位误差和光谱偏移等效应的仪器线型来计算参考光谱。对光谱分析的详细描述,见参考文献。在光谱分析中,通常以两个标准来选择光谱波段:在此光谱波段,待反演的气体有强的吸收特征;分其他的痕量气体有最小的干扰。考虑到大气中同一分子的不同同位素丰度一般有较大的差别,确定同一个分子的不同同位素成分必须要选择合适的光谱波段来进行拟合。大气中忱姆岫仍际恰盋的叮鳫比“姆岫大了约二个数量级。因此,为了反演丰度较低的同位素的浓度,应该选择丰度较高的分子在此波段没有强的吸收特征的光谱窗。遵循上述原则,在本研究中,选择波段来拟合“蛭T诖斯馄浊騂癘是唯一的强吸收物质,而用波段来反演的浓度,在光谱窗口来反演”呐ǘ取挤椒同位素比值通常用硎单位为‰ㄒ逦式中,!3龊蚏。诅品直鹗谴庋泛凸释ㄓ帽曜嘉镏中重同位素和轻同位素丰度之比。对耐凰乇戎艿,常用的参考标准是荽吮曜迹/;对耐凰乇戎慰急曜嘉质中牡谒姆岫韧凰豀氲谝环岫同位素姆岫