美國2B檢測儀對臭氧混合比測量中溫度和壓力校正的解釋

 

背景

其他公司出售的一些較舊的臭氧監(jiān)測儀無法校正溫度和壓力。儀器計(jì)算臭氧混合比，假設(shè)池壓力為一個(gè)大氣壓，溫度為某個(gè)固定值，例如 25℃。 2B Technologies 制造的所有臭氧監(jiān)測儀都會自動校正溫度和壓力。在這里，我們解釋了為什么需要溫度和壓力校正來獲得真實(shí)的混合比（ppb、ppm 或 pphm）以及如何在 2B Technologies 臭氧監(jiān)測儀中實(shí)現(xiàn)。

 

混合比例

 從技術(shù)上講，“濃度”和“混合比”是兩個(gè)不同的東西，盡管人們在表示混合比時(shí)經(jīng)常使用濃度這個(gè)詞。

濃度 C 具有分子/cm3 或摩爾/L 等單位。混合比是濃度的比值，沒有單位。混合比 X 定義如下：

這通常是一個(gè)非常小的數(shù)字，因此混合比通常以百分比、百萬分之幾、億分之幾或十億分之幾（全部按體積，而不是質(zhì)量）表示，如下所示：

大氣化學(xué)家通常將這些單位標(biāo)記為 ppmv、pphmv 和 ppbv，以強(qiáng)調(diào)這是按體積計(jì)算的混合比（即摩爾/摩爾比，而不是質(zhì)量/質(zhì)量比）。以混合比表示臭氧和其他大氣測量值的原因是，在大氣中混合良好的物種的混合比不會隨高度變化而變化，直到大約 90 公里（由于以下原因，空氣成分變得以原子物種為主光解）。例如，氮?dú)饩哂?78% 的恒定混合比，氧氣具有 21% 的恒定混合比，氬氣具有 1% 的恒定混合比，即使它們在分子/cm3 中的濃度隨高度呈指數(shù)下降。同樣，目前二氧化碳的混合比約為 370 ppm，而一些 CFC 在大部分大氣中的混合比為幾 ppb。

 

混合比的溫度和壓力依賴性

 紫外吸收技術(shù)從根本上測量濃度，而不是混合比。以分子/cm3 為單位的濃度由 Beer-Lambert 定律給出：

請注意，即使檢測池內(nèi)的溫度和壓力與儀器外部不同，檢測池內(nèi)測得的混合比與被采樣的外部空氣中的混合比相同。這是因?yàn)榛旌媳仁侨魏谓o定體積中臭氧分子與空氣分子的比率。通過改變溫度和/或壓力來擴(kuò)大或收縮該體積不會改變該比率。