近日，中國科學院安徽合肥物質科學研究員安徽光學精密機械研究所研究員張為俊課題組、強磁場科學中心研究員陳文革課題組和萬瑞冷電科技有限公司合作，建立了國際上首個基于超導磁體的磁旋轉吸收光譜測量OH自由基裝置，實現了對OH自由基106molecule/cm3的實時原位測量。
 

 

圖1.基于超導磁體的磁旋轉吸收光譜測量OH自由基裝置示意圖和照片
 

 

　　圖2.臭氧光解實驗過程中的OH自由基FRS信號變化.(a)，反應不同時刻的FRS信號；(b)，反應臨近結束時的FRS信號。

 

　　OH自由基是大氣中重要的氧化劑，對流層大氣中幾乎所有的可被氧化的痕量氣體都主要通過與OH自由基反應而被轉化、去除。因此，大氣中OH自由基的濃度水平可作為大氣氧化能力的指標，其源與匯及反應過程與區域和全球性氣候變化、大氣臭氧水平以及酸沉降等重大環境問題密切相關。但OH自由基反應活性高、壽命短、濃度低，其準確測量十分困難，是大氣化學領域具有挑戰性的研究內容。
 

　　磁旋轉吸收光譜技術(FRS)利用順磁性分子在縱向磁場中發生的法拉第效應，使分子能級發生塞曼分裂，通過調制解調旋光信號獲得磁旋轉吸收光譜。該方法對順磁性分子信號有顯著增強作用，同時能夠排除大氣中常見的水和揮發性有機組分等其他抗磁性分子吸收的干擾，具有高探測靈敏度。
 

　　此前，安徽光機所研究員趙衛雄等在國際上率先發展基于中紅外2.8微米磁旋轉吸收光譜的OH自由基探測新方法。在近期的研究中，科研人員首次將大口徑傳導冷卻超導磁體系統應用于磁旋轉吸收光譜中，并將其與大氣光化學反應煙霧箱實驗系統相結合，在108米吸收光程上，實現了OH自由基1.6×106個/cm3的探測極限，測量準確度優于3%。該儀器成功研制將為OH自由基相關的大氣化學過程研究提供研究平臺，促進OH自由基再生新機制、大氣氧化性、揮發性有機物降解機理、有機氣溶膠老化等大氣化學核心問題的深入研究，對我國當前大氣復合污染研究具有重要意義。
 

　　該研究得到了國家自然科學基金委、中科院青年創新促進會、安徽省杰出青年基金等的資助。
 

　　(原標題：合肥研究院等在OH自由基探測研究中取得進展)