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HT8700歐盟案例：使用梯度法、渦動相關法和兩種新型開路儀器的氨沉降測量
2021年初，HT8700高精度大氣氨本底激光開路分析儀遠銷荷蘭。在這一年多當中，HT8700在荷蘭參與了一項由荷蘭應用科學院(TNO, the Netherlands Organisation for applied scientific research)和荷蘭國家公共衛生與環境研究所(RIVM, National Institute for Public Health and the Environment)合作的項目，與另一個高精度、定制化、基于紫外差分法的RIVM-miniDOAS 2.2D 儀器同時進行氨通量測量，并進行交叉比對，研究結果已投稿于《Atmospheric Measurement Techniques》。
在荷蘭，氨的干沉降是從大氣向土壤和植被的氮沉降的最大來源，導致富營養化和生物多樣性喪失等生態危機。然而，學術界對于氨通量測量的數據十分有限，而且通常最多只有月度分辨率。造成這種情況的一個重要原因是在干燥條件下測量氨通量非常困難。
過去，沒有一種技術可以被認為是氨通量測量的黃金標準，這使得新技術的測試和判斷其質量變得復雜。
這項研究展示了兩種新型測量裝置的相互比較結果，旨在以半小時分辨率測量氨的干沉降。在為期五周的比較期內，研究人員在荷蘭 Cabauw 的 Ruisdael 觀測站并排運行了兩種光學開放路徑的通量觀測技術：其一是使用基于紫外差分法的新型 RIVM-miniDOAS 2.2D 儀器、結合梯度法通量技術，其二是使用新型寧波海爾欣光電科技有限公司HT8700E大氣氨濃度通量分析儀和渦動相關技術。
圖一 HT8700大氣氨濃度通量分析儀器部署于荷蘭的觀測站
RIVM-miniDOAS 2.2D和HT8700E均為開路，式光學儀器，在測量過程中直接測量氨在大氣中的含量。若使用閉路技術，由于采樣的誤差，不同儀器測量濃度得出氨沉降值將會大不相同。
在迎風地形均勻又沒有附近障礙物時，兩種不同的技術顯示出非常相似的結果(相關性r = 0.87)。觀察到的通量從約 80 ng NH3 m-2 s-1 的沉降到約 140 ng NH3 m-2 s-1 的排放不等。無論是在絕對通量值還是實時的通量和濃度變化，兩種截然不同的技術中獲得了相似的結果，這證實了兩種儀器都能夠在至少幾周的連續時間內以高時間分辨率測量氨通量。不過這個相關性也會受到其他因素影響，例如當風向受到附近障礙物干擾時。
圖二 HT8700與定制化RIVM-miniDOAS 2.2D 儀器所測量的氨通量變化顯示高度的一致性
此外，論文中還討論了兩個系統的技術性能(例如，正常運行時間、精度)和實際限制。miniDOAS 系統的正常運行時間在運行后可達到 100%，但其定期校準占據了35% 運行時間。而HT8700E 在下雨期間和下雨后不久數據有效性較低，并且其早期產品使用的光學鏡面涂層可能會退化，導致約21%的數據缺失(針對此問題的升級版光學鏡面已經交付客戶使用，新的野外實驗正在進行中)。
雖然HT8700E 系統在惡劣天氣條件下的獨立運行時間有限，在適當的情況下，該系統仍然可以提供良好的結果，為未來的升級迭代版本打開了良好的前景，將能適用于業務化的實時氨通量監控應用。
這些儀器所提供的嶄新高時間分辨率數據將促進對氨干沉降過程的研究，從而更好地理解氨沉降過程，并更好地對化學傳輸模型進行參數化。
您的反饋，是我們進步的原動力
在荷蘭潮濕多雨的氣候環境中，我司的工程師根據客戶反饋對HT8700光學鏡面進行了升級，面對長期老化的考驗將更加可靠！在這篇論文投稿之后，客戶用上了升級的光學鏡面，進行全新一輪野外測試。
圖三 HT8700搭載升級版光學鏡面，進行全新一輪野外測試
參考文獻
Swart, D., Zhang, J., van der Graaf, S., Rutledge-Jonker, S., Hensen, A., Berkhout, S., Wintjen, P., van der Hoff, R., Haaima, M., Frumau, A., van den Bulk, P., Schulte, R., and van Goethem, T.: Measuring dry deposition of ammonia using flux-gradient and eddy covariance methods with two novel open-path instruments, Atmos. Meas. Tech. Discuss. [preprint], https://doi.org/10.5194/amt-2022-171, in review, 2022.
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