合肥研究院等在OH自由基探测研究中取得进展

近日，中国科学院合肥物质科学研究员安徽光学精密机械研究所研究员张为俊课题组、强磁场科学中心研究员陈文革课题组和万瑞冷电科技有限公司合作，建立了国际上首个基于超导磁体的磁旋转吸收光谱测量OH自由基装置，实现了对OH自由基106molecule/cm3的实时原位测量。 

OH自由基是大气中重要的氧化剂，对流层大气中几乎所有的可被氧化的痕量气体都主要通过与OH自由基反应而被转化、去除。因此，大气中OH自由基的浓度水平可作为大气氧化能力的指标，其源与汇及反应过程与区域和全球性气候变化、大气臭氧水平以及酸沉降等重大环境问题密切相关。但OH自由基反应活性高、寿命短、浓度低，其准确测量十分困难，是大气化学领域具有挑战性的研究内容。 

磁旋转吸收光谱技术（FRS）利用顺磁性分子在纵向磁场中发生的法拉第效应，使分子能级发生塞曼分裂，通过调制解调旋光信号获得磁旋转吸收光谱。该方法对顺磁性分子信号有显著增强作用，同时能够排除大气中常见的水和挥发性有机组分等其他抗磁性分子吸收的干扰，具有高探测灵敏度。 

此前，安徽光机所研究员赵卫雄等在国际上率先发展基于中红外2.8微米磁旋转吸收光谱的OH自由基探测新方法。在近期的研究中，科研人员首次将大口径传导冷却超导磁体系统应用于磁旋转吸收光谱中，并将其与大气光化学反应烟雾箱实验系统相结合，在108米吸收光程上，实现了OH自由基1.6×106个/cm3的探测极限，测量准确度优于3%。该仪器成功研制将为OH自由基相关的大气化学过程研究提供研究平台，促进OH自由基再生新机制、大气氧化性、挥发性有机物降解机理、有机气溶胶老化等大气化学核心问题的深入研究，对我国当前大气复合污染研究具有重要意义。 

近期，相关研究成果以Superconducting-Magnet-Based Faraday Rotation Spectrometer for Real Time in Situ Measurement of OH Radicals at 106 Molecule/cm3 Level in an Atmospheric Simulation Chamber为题，发表在Analytical Chemistry上。该研究得到了国家自然科学基金委、中科院青年创新促进会、安徽省杰出青年基金等的资助。