從實驗室到農田：兩種氨氣測量儀器對比實驗

荷蘭(lan) 應用科學院（TNO, the Netherlands Organisation for Applied Scientific Research）和荷蘭(lan) 國家公共衛生與(yu) 環境研究所（RIVM, National Institute for Public Health and the Environment）的聯合研究團隊發表了一篇題為(wei) “ Field comparison of two novel open-path instruments that measure dry deposition and emission of ammonia using flux-gradient and eddy covariance methods "的研究論文，現已發表於(yu) 《Atmospheric Measurement Techniques》。

實驗背景

人類通過農(nong) 業(ye) 、工業(ye) 和燃燒過程改變了全球氮循環，導致地球係統中反應性氮(Nr)水平提高。氨氣(NH₃)的幹沉降是氮沉降的重要組成部分，特別是在荷蘭(lan) ，占總氮沉降的三分之一以上。因此，準確量化NH₃的生物圈-大氣交換對於(yu) 研究區域和全球範圍內(nei) 的NH₃預算、監測趨勢、評估減排效果和改進空氣質量和沉降模型至關(guan) 重要。然而，直接長時間連續測量NH₃交換的數據相對較少。

論文摘要

在荷蘭(lan) Cabauw的Ruisdael站進行的一項為(wei) 期5周的實驗，比較了兩(liang) 種新型開放光路測量設備。實驗中使用了Healthy Photon HT8700E大氣氨激光開路米兰app下载苹果手机版官网和另外一種基於(yu) 空氣動力學梯度技術的激光開路米兰app下载苹果手机版官网。

兩(liang) 種儀(yi) 器分別采用了不同的測量原理和技術，前者采用渦度協方差法(EC)，後者采用空氣動力學梯度法(AGM)。盡管兩(liang) 者的測量原理不同，但在無障礙均勻地形條件下，兩(liang) 者的測量結果高度相似，相關(guan) 係數達0.87，累計通量差異約為(wei) 10%。

儀(yi) 器部署

這項研究比較了基於(yu) 渦動相關(guan) 技術的HT8700E大氣氨激光開路米兰app下载苹果手机版官网和另外一種基於(yu) 空氣動力學梯度技術的激光開路米兰app下载苹果手机版官网在測量氨氣（NH3）幹沉積和排放方麵的性能。

實驗地點：荷蘭(lan) Cabauw研究站的草地上

時間段：2021年8月24日至10月11日，為(wei) 期7周

設置：

HT8700E安裝在一個(ge) 鋼製支架上，光路中心距地麵2.80米。

另外一種激光開路米兰app下载苹果手机版官网放置在一個(ge) 小容器中，兩(liang) 個(ge) 22.1米的光路分別位於(yu) 0.76米和2.29米高處。

還配備了超聲風速計和其他輔助儀(yi) 器以測量三維風速和氣體(ti) 濃度。

實驗結果

通量測量：

兩(liang) 種儀(yi) 器在測量氨氣通量方麵的結果非常相似（相關(guan) 係數r = 0.87）。累計通量差異約為(wei) 10%，前提是上風方向的地形均勻且無障礙物。

HT8700與(yu) 另外一種激光開路米兰app下载苹果手机版官网所測量的氨通量變化顯示高度的一致性

運行時間：

HT8700E在下雨期間和下雨後不久數據有效性較低，並且其早期產(chan) 品使用的光學鏡麵塗層可能會(hui) 退化，導致約21%的數據缺失，針對此問題海爾欣·昕甬智測升級了光學鏡麵，采用了一種全新的鏡麵塗層技術，增強耐腐蝕性，有效解決(jue) 了數據缺失問題，並已經交付客戶使用。

另外一種激光開路米兰app下载苹果手机版官网一旦運行，其正常運行時間可達100%，但需要定期重新校準（7周運行時間的35%）。

Healthy Photon HT8700E基於(yu) 渦動相關(guan) 技術，提供最直接的表麵-大氣氣體(ti) 交換測量，采用量子級聯激光器（QCL）技術，避免了封閉路徑係統中使用進樣管導致的信號損失。對電力需求低，安裝更便捷，可用於(yu) 偏遠地區的監測。

雖然HT8700E在惡劣天氣條件下的獨立運行時間有限，但在適當的情況下，該係統仍然可以提供良好的結果，為(wei) 未來的升級迭代版本打開了良好的前景，目前HT8700E經過產(chan) 品升級，增加自動清洗、降雨傳(chuan) 感、鏡片加熱模塊，能夠更好的應對野外環境氣候，以保證實地的長期觀測，使儀(yi) 器分析結果更精準、更可靠。

Refer：

Swart D.et al., Field comparison of two novel open-path instruments that measure dry deposition and emission of ammonia using flux-gradient and eddy covariance methods. Atmospheric Measurement Techniques, 16(2), 529-546, 2023.