基于MAX-DOAS的被动光谱测量重庆地区HCHO的研究

甲醛(HCHO)对人体、气候、环境影响巨大,也是大气光化学反应的重要中间产物.重庆市作为我国西南工业重地,是全国人口最多、面积最大的直辖市.其以燃煤为主的能源结构与环保设施的落后,以及特殊的地形与气候特征,导致空气污染极为严重.因此研究重庆地区大气中的甲醛浓度变化规律,具有重要意义.于2018年12月,在中国重庆市江北区凤凰座区域搭建了地面多轴差分吸收光谱监测系统(MAX-DOAS).结合光谱处理软件QDOAS利用非线性最小二乘拟合算法反演甲醛的差分斜柱浓度(DSCD),并通过几何近似的方法得到大气质量因子(AMF),然后将甲醛的斜柱浓度(SCD)转换为柱浓度(VCD).分析显示,甲醛的日平均变化和周平均变化相似.甲醛VCD的最小和最大平均浓度值分别为0.982×1016和9.221×1016 molecule·cm-2.其平均日变化较为明显,表现为早晚较高,中午最低.从甲醛VCD的平均周变化可以看出,基本趋势与平均日变化基本一致.周一整体偏低,周二中午出现明显高值,但无明显的周末效应,也没有任何明显的周循环.对比地基MAX-DOAS测量数据与(臭氧监测仪器)卫星产品TROPOMI观测值,二者的一致性较好,且相关系数为0.84.但是,TROPOMI观测值平均比MAX-DOAS的甲醛VCD低21.5％.研究表明,地基MAX-DOAS可以对城市区域污染气体如甲醛的实时快速监测及变化规律的研究分析提供一种有效手段,也可以对卫星数据来源进行有效校验.