生态环境监测计量中心差分吸收原理O3激光雷达校准研究工作取得积极进展

近年来，以差分吸收原理激光雷达、开放光路傅里叶红外气体分析仪、开放光路TDLAS气体分析仪等为代表的开放光路大气监测技术迅猛发展，在污染成因分析、园区监控、环境执法等领域应用广泛。但是，由于缺少相应的计量校准方法与配套计量标准装置，导致对其校准、质控主要集中在光学计量特性上，难以直接溯源至标准物质、标准器具等“化学砝码”，监测数据的准确性、可比性和计量溯源性有待进一步提升。

计量中心近年来聚焦开放光路大气监测仪器校准技术研究，广泛吸收英国国家物理实验室等国际先进机构相关校准经验，以技术较为成熟且在协同控制中广泛应用的差分吸收原理O₃激光雷达为突破口，设计了地基高准确O₃发生与测量为基础的校准方法，结合计量中心在臭氧量值溯源领域的多年技术积累，并于2021年与中科院安徽光机所张天舒课题组合作开展了差分吸收原理O₃激光雷达校准实验。

研究团队在合肥科学岛搭建了地基校准系统，分别校准300、600、900米处激光雷达O₃浓度（图1）。通过比对法，将激光雷达测量的O₃浓度量值溯源至监测总站建立的生态环境部门臭氧最高计量标准，溯源框架图见图2。初步校准结果表明（图3和图4），差分吸收原理O₃激光雷达测量结果能够通过比对法较为准确的溯源至臭氧标准量值，并可通过校准曲线对其测量结果进行进一步修正，提升其测量结果的准确性。

下一步，监测总站计量中心将进一步研发标准浓度箱、标准排放量释放装置等开放光路原理监测仪器校准所需计量标准装置，并联合相关计量机构、科研机构建设校准场地，扩展校准项目（典型温室气体、典型VOCs、氮氧化物等），并依托全国生态环境监管专用计量测试技术委员会加强开放光程原理大气监测仪器计量技术规范制修订，加强计量建标，为相关监测机构、科研机构、仪器企业等提供标准量值和校准服务，提升开放光程原理大气监测仪器的准确性、可比性和计量溯源性，服务减污降碳、协同控制、成因分析、环境执法、园区监控等生态环境监管重点工作。

图1 地基校准系统示意图

图2 量值溯源体系框架图

图3 922m处激光雷达O₃浓度校准结果（小时值）

图4 922m处激光雷达O₃浓度校准结果（8小时滑动均值）

图5 计量中心工程师在校准场地现场校准、维护传递标准