【儀表網(wǎng) 儀表產(chǎn)業(yè)】空間站是人類探索太空的橋頭堡，作為運行在近地軌道上的科研設(shè)施，也同樣是遠離地球的“孤島”。在這座“孤島”之外，是人類無法生存的太空，因此每一點空氣和水都顯得極為珍貴。自1998年正式建站以來，空間站曾發(fā)生過多次意外事故，包括空氣泄漏、管道漏水等。通常宇航員都可以很快發(fā)現(xiàn)并解決問題。在科幻小說中經(jīng)常出現(xiàn)的驚險場景現(xiàn)實里并沒有那么容易出現(xiàn)。
近，空間站又出現(xiàn)了新的意外情況。俄羅斯航天國家集團公司在上個月表示空間站內(nèi)的有毒苯濃度正在增加。雖然還未達到高容許濃度，對空間站內(nèi)的人員沒有危害，但是根據(jù)目前的報道有毒苯的來源還沒有確定。據(jù)美國家航空航天局發(fā)布的消息，空間站的宇航員正在使用美國的AQM空氣質(zhì)量監(jiān)測儀檢測俄羅斯“星辰”號艙內(nèi)的苯濃度，并嘗試追蹤苯的來源。
苯是常見的室內(nèi)空氣污染物，不僅會對神經(jīng)系統(tǒng)造成損害，還會破壞造血功能，引發(fā)白血病。相關(guān)國家標準中使用的苯的檢測方法是氣相色譜法，利用活性炭管采集空氣中的苯，然后通過熱脫附解析儀將苯進行解吸，再用氣相色譜法進行分析。然而在空間站中，由于裝備和操作復(fù)雜，這一方法并不適用。
宇航員使用的AQM空氣質(zhì)量監(jiān)測儀，原理是差分吸收光譜(DOAS)技術(shù)——基于比爾朗伯定律，利用痕量氣體在紫外可見光波段的窄帶吸收特性來鑒別氣體成分，并根據(jù)窄帶吸收強度來計算目標氣體的濃度。通過長光程吸收DOAS可以測量到濃度很低的氣體成分，同時差分技術(shù)的應(yīng)用也可以排除氣溶膠和儀器反射等因素的消光影響。自上世紀80年代初德國科學(xué)家提出DOAS技術(shù)的雛形后，由于其技術(shù)簡單、成本較低，并且可以實現(xiàn)多種氣體成分的可靠檢測，因此發(fā)展迅速。
正如空間站中宇航員將其應(yīng)用于尋找空氣中苯的來源，DOAS技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛。除了檢測大氣對流層和平流層中痕量氣體的濃度分布和變化，還可以監(jiān)測氣體污染物排放以及應(yīng)用于科研中。
我國對于DOAS技術(shù)的研究略晚于國外，因此在技術(shù)的研發(fā)上也與國外有一定差距。雖然目前國內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測站等機構(gòu)已經(jīng)有一部分配置了主動式差分吸收光譜系統(tǒng)，但能夠?qū)崿F(xiàn)較為準確的分析的只有二氧化硫、二氧化氮、臭氧、甲醛等少數(shù)幾種氣體。研究DOAS技術(shù)的科研機構(gòu)也只有中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所、天津大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)等少數(shù)幾所。
DOAS技術(shù)的實時監(jiān)測、較低的成本以及簡單的設(shè)備要求使其在空氣質(zhì)量監(jiān)測方面有著很大的應(yīng)用前景。并且DOAS技術(shù)還實現(xiàn)了大氣環(huán)境污染的完全非接觸在線自動監(jiān)測，能完全真實反映大氣的污染狀況，將成為大氣監(jiān)測的主流。
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