歡迎閱讀我們的“高精度氣體分析”系列文章，我們將在這此深入探索影響我們環(huán)境和健康的大氣污染物和溫室氣體。我們將聚焦二氧化氮（NO2），這是一種工業(yè)科研領域非常重要的化合物，其對人體和環(huán)境可造成的負面影響如下：
人類健康：短期接觸二氧化氮可能會加重呼吸道疾病，長時間接觸高濃度的二氧化氮可能會導致哮喘，并可能增加對呼吸道感染的易感性。
環(huán)境：二氧化氮可以與大氣中的水相互作用，形成酸雨。
二氧化氮是一種紅外活性自由基分子，沸點與室溫大致相同（21.2°C），與其二聚體 N2O4可以形成平衡混合物。它是一種紅棕色氣體，是常見的氮氧化物（NOX）之一。它主要是在自然來源和人為來源的高溫燃燒過程中形成的。其中，一些常見的來源包括：
(一) 車輛排放：二氧化氮是汽車、卡車和其他車輛發(fā)動機燃燒后的副產(chǎn)品。在交通繁忙的地區(qū)，容易出現(xiàn)二氧化氮濃度升高的情況（約占總排放量的64%）；
(二) 住宅供暖系統(tǒng)：通常燃燒化石燃料，會釋放二氧化氮（約占總排放量的7%）；
(三) 工業(yè)活動：燃燒類型的發(fā)電廠和工廠會向大氣中排放二氧化氮（僅占總排放量的3%）；
(四) 農(nóng)業(yè)活動/燃燒和化肥：同樣在二氧化氮排放中占據(jù)了一席之地（但通常只是局部污染問題）。
如果二氧化氮排放量過高，超過了世衛(wèi)組織（WHO）發(fā)布的《全球空氣質量指南》，那么有時需要采取嚴厲的措施，來保護人類健康、環(huán)境和氣候，荷蘭的情況就是如此。2019年，氮危機，也稱“stikstofcrisis”，席卷了整個荷蘭工業(yè)，導致住房等各種項目被立即叫停，這加劇了荷蘭持續(xù)已久的住房短缺問題，還導致政府計劃大幅減少牲畜數(shù)量，并降低高速公路的限速。
大氣中氮氣（例如，NO2和NH3）監(jiān)測的重要性，這將有助于相關部門采取有效的措施，以減少排放。
測量方法
目前，二氧化氮的監(jiān)測和量化技術有很多，每種技術都有其各自的優(yōu)缺點：
化學發(fā)光法（CLD）是目前較廣為使用的二氧化氮測量方法，也為各國所信賴。CLD是一種間接檢測方法，它通過將二氧化氮轉化為一氧化氮，再將一氧化氮與臭氧發(fā)生反應，形成激發(fā)態(tài)二氧化氮。這種激發(fā)態(tài)的二氧化氮分子會因為失活而發(fā)光（化學發(fā)光），從而實現(xiàn)測量。這種方法非常靈敏，成本適中，并且可以提供實時測量結果。CLD儀器通常符合EN 14211標準（《環(huán)境空氣質量-利用化學發(fā)光測量二氧化氮和一氧化氮濃度的標準方法》）所規(guī)定的條件。主要缺點是，由于CLD可能受到其他含氮分子（例如，PAN或NH3）的干擾，需要進行復雜的校準和維護，并且檢測到的發(fā)光信號包含了環(huán)境中二氧化氮與一氧化氮的總和。
另一種常用的技術是差分光學吸收光譜法（DOAS）。這種方法對二氧化氮靈敏度很高，在遙感應用方面大有用處。它可以提供大氣中二氧化氮分布和來源方面的見解。主要缺點是，DOAS需要具備專門的設備和專業(yè)知識；天氣條件和其他干擾氣體可能會影響測量結果，導致在某些情況下使用受限。
被動或擴散采樣法無需電源，可由非科研人員在沒有技術支持的情況下操作。它是一種簡單、輕便且廉價的技術，適用于獲取二氧化氮濃度變化的長期趨勢。但由于提供的是平均測量值，因此不適合獲取短期的峰值或變化。在二氧化氮濃度波動的地區(qū)，該方法的準確性可能會受到影響。
電化學傳感器具有便攜性和實時監(jiān)測的特點，適用于二氧化氮泄漏評估。主要缺點是，該方法對其他氣體和環(huán)境條件具有交叉敏感性，會影響傳感器的精度。因此，傳感器的校準和維護是獲得可靠的測量結果的關鍵。
腔衰減相移光譜法（CAPS）是一種具有較高靈敏度、選擇性且十分精確的光譜技術，它通過分析光穿過高精度光學腔時的相位變化，來直接測量氣體的吸收情況。主要缺點是，儀器本身較為復雜和專業(yè)，初始成本和運營成本較高，需要技藝嫻熟的用戶進行復雜的校準和驗證。
MIRO Analytical使用中紅外直接激光吸收光譜法，來監(jiān)測和分析環(huán)境空氣中的污染物和溫室氣體。該技術將高靈敏度和高識別度結合，通過測量振動躍遷，即便在復雜的大氣混合物中，也能準確鑒別和量化二氧化氮的濃度。因此，可以說它是較準確和通用的二氧化氮監(jiān)測方法。輔以先進的儀器和數(shù)據(jù)處理技術，該方法可以以1赫茲或10赫茲的測量速率，進行實時監(jiān)測。
參考案例
MGA- NO2儀器自2020年6月安裝于瑞士國家空氣污染監(jiān)測網(wǎng)絡（NABEL）的少女峰監(jiān)測站（海拔3571米）起，便一直在報告實時二氧化氮數(shù)據(jù)，由此NABEL/Empa的Christoph Hüglin博士給出評價：
“在少女峰高山站點運行的MIRO激光二氧化氮光譜儀的表現(xiàn)非常出色。它具有很高的靈敏度、精確度和可靠性，加上較低的維護成本，非常適合我們在這個偏遠地區(qū)展開工作。”
圖：蘇黎世州廢物、水、能源和空氣辦公室（AWEL）的J. Sintermann使用車載MGA10記錄到的蘇黎世氮氧化物（NOX）排放圖
在蘇黎世州AWEL的合作下，MGA憑借其穩(wěn)健性、移動性、靈敏度、精確性和高時間分辨率，展開了基于小型貨車的城市溫室氣體和污染物移動式實時監(jiān)測活動。
在測量期間，車輛在蘇黎世周圍行駛，并持續(xù)測量溫室氣體和污染物（包括二氧化氮）。通過這項工作，可識別出主要的排放源。
二氧化氮是我國大氣常規(guī)指標中必須要監(jiān)控的氣體組分，對人體和環(huán)境空氣都具有一定程度的危害。通過分析動力學分析，利用先進的MIRO檢測技術，可以精準、快速的監(jiān)控NO2濃度和分布及動向。
圖：MIRO Analytical的多合一氣體分析儀MGA能夠以高精度同時監(jiān)測多達10種不同的溫室氣體和污染性氣體。
MGA是我們的多合一氣體分析儀，僅憑一臺儀器就可同時測量多達10種不同的溫室氣體和污染性氣體。
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