环境光学与技术

　　《环境光学与技术》一书全面总结了我国在环境光学领域的测量方法、技术系统研发及应用等方面所取得的创新研究成果，重点介绍了开展环境光学监测技术的新原理、新方法和新系统等，主要包括差分光学吸收光谱（DOAS）技术、傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术、可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术、非分散红外（NDIR）技术、激光雷达技术、光散射技术、荧光光谱技术、激光诱导击穿光谱（LIBS）技术等，以及作者团队自主研发的具有国际先进水平的大气环境综合立体监测系统及其应用方面的成果。 本书可供从事环境光学技术研究、教学与生产方面的科研人员，大专院校师生，工程技术人员和管理人员阅读、参考。

　　主编刘文清，环境光学监测领域专家，中国工程院院士，国内环境光学技术研究的领头人，大气环境污染监测技术与装备国家工程实验室主任，国家环境光学监测仪器工程技术研究中心主任，中国科学院安徽光学精密机械研究所研究员、博士生导师、首席科学家。长期从事环境监测技术和应用方面的研究工作，开展了环境光学监测技术方法创新研究，开拓了我国环境光学监测技术新领域；发展了高灵敏环境监测新方法、新技术，达到了国际先进水平；研发了系列先进环境监测设备，促进了中国环境监测技术的重大进步。承担了国家“863”资源环境领域、国家“973”计划、中科院知识创新工程及国家自然科学基金等重大课题；主持国家、部委级、省级科研项目18项，带领的团队已获100余项发明专利授权，在国内外学术期刊发表发表SCI收录论文300余篇，参编《现代光学应用技术手册》等著作；研究成果获得了2007、2011、2015年度国家科技进步二等奖，获省部级科学技术一等奖6项，获2012年安徽省重大科技成就奖，获2016年何梁何利基金科学与技术进步奖。

1 绪论
1.1 环境光学概述
1.1.1 发展历程
1.1.2学科作用
1.1.3 学科需求
1.2环境光学基础
1.2.1 光谱基本原理
1.2.2环境光学监测技术进展
1.3 发展趋势
参考文献
2差分光学吸收光谱技术
2.1差分光学吸收光谱技术原理
2.1.1主动DOAS技术基本原理
2.1.2被动DOAS技术基本原理
2.2差分光学吸收光谱技术系统
2.2.1开放光路差分光学吸收光谱测量系统
2.2.2便携式多组分气体紫外现场分析仪
2.2.3 烟道污染气体在线监测系统
2.2.4地基多轴差分光学吸收光谱遥测系统
2.2.5 车载差分光学吸收光谱遥测系统
2.2.6成像差分光学吸收光谱测量系统
2.3 差分光学吸收光谱数据分析与处理
2.3.1采用主动光源的差分光学吸收光谱反演方法
2.3.2采用自然光源的差分光学吸收光谱反演方法
2.4差分光学吸收光谱技术的应用
2.4.1主动光源差分光学吸收光谱技术应用
2.4.2被动光源差分光学吸收光谱技术应用
2.5 结论与展望
参考文献
3 可调谐半导体激光吸收光谱技术
3.1可调谐半导体激光吸收光谱技术原理
3.1.1直接吸收光谱技术
3.1.2调制吸收光谱技术
3.2可调谐半导体激光吸收光谱测量系统
3.2.1可调谐半导体激光器
3.2.2光电探测器
3.2.3 多次反射长光程吸收装置
3.2.4开放光路长光程吸收装置
3.3可调谐半导体激光吸收光谱数据处理与分析
3.3.1直接吸收光谱拟合算法
3.3.2波长调制谐波拟合算法
3.3.3光谱处理中的数字滤波技术
3.4可调谐半导体激光吸收光谱技术在环境监测中的应用
3.4.1大气环境监测
3.4.2燃烧流场诊断
3.5 结论与展望
参考文献
4傅里叶变换红外光谱技术
4.1傅里叶变换红外光谱技术原理
4.1.1傅里叶变换红外光谱技术基本原理
4.1.2傅里叶变换红外光谱干涉图的光谱还原方法
4.1.3仪器分辨率与仪器线型
4.1.4傅里叶变换红外光谱仪的特点
4.2傅里叶变换红外光谱测量系统
4.2.1抽取式傅里叶变换红外测量系统
4.2.2开放光路傅里叶变换红外测量系统
4.2.3太阳掩星通量测量系统
4.3傅里叶变换红外光谱数据分析与处理
4.3.1光谱数据预处理
4.3.2背景光谱的测量
4.3.3峰值高度或峰值面积分析
4.3.4差谱方法
4.3.5 经典最小二乘法
4.3.6偏最小二乘法
4.3.7基于数字光谱合成校准的非线性最小二乘定量分析方法
4.4傅里叶变换红外光谱技术在环境监测中的应用
4.4.1开放光路傅里叶变换红外测量系统应用
4.4.2被动扫描成像系统应用
4.4.3太阳掩星通量测量系统应用
4.4.4超高分辨傅里叶变换红外测量系统应用
4.5 结论与展望
参考文献
5 非分散红外测量技术
5.1非分散红外测量技术原理
5.1.1非分散红外光谱基本原理
5.1.2非分散红外高温吸收截面修正
5.2非分散红外测量系统
5.2.1基本组成分类
5.2.2气体反演步骤
5.2.3典型非分散红外仪器示例
5.3非分散红外测量技术在环境监测中的应用
5.3.1机动车尾气检测
5.3.2大气痕量气体检测
5.3.3污染源废气检测
5.3.4温室气体检测
5.4结论与展望
参考文献
6激光雷达技术
6.1激光雷达技术基本原理与系统
6.1.1米氏散射激光雷达
6.1.2拉曼散射激光雷达
6.1.3差分吸收激光雷达
6.2激光雷达技术在环境监测中的应用
6.2.1大气能见度探测
6.2.2大气边界层的探测
6.2.3气溶胶质量浓度垂直分布的测量
6.2.4大气痕量气体的测量
6.2.5 大气密度、温度廓线的探测
6.3结论与展望
参考文献
7光散射测量技术
7.1光散射基本原理
7.1.1光散射过程
7.1.2粒子群的散射
7.1.3大气中的散射
7.2光散射测量技术与系统
7.2.1大气能见度测量技术
7.2.2光闪烁测量技术
7.2.3气溶胶粒径谱测量技术
7.2.4大气颗粒物有机碳/元素碳测量技术
7.2.5 大气浊度测量技术
7.3光散射测量技术的应用
7.3.1复杂下垫面区域显热通量测量
7.3.2大气气溶胶粒径谱与能见度相关性测量
7.3.3大气PM2.5中碳组分的污染特征分析
7.4 结论与展望
参考文献
8荧光光谱技术
8.1荧光光谱技术原理
8.1.1分子荧光机制
8.1.2荧光测量的相关参数
8.1.3荧光的激发光谱和发射光谱
8.1.4 荧光与分子结构的关系
8.1.5 荧光光谱特征
8.1.6荧光强度与溶液浓度的关系
8.1.7散射光对荧光的影响
8.1.8环境因素对荧光光谱和荧光强度的影响
8.1.9荧光猝灭作用
8.2荧光光谱测量系统
8.2.1荧光光谱测量系统结构
8.2.2荧光光谱测量系统的工作原理
8.2.3荧光光谱测量系统的光谱校正
8.3荧光光谱数据分析与处理
8.3.1发展现状
8.3.2二维荧光光谱数据解析
8.3.3三维荧光光谱数据解析
8.3.4 典型应用
8.4 荧光光谱技术在环境监测中的应用
8.4.1水体有机污染物在线监测
8.4.2水体藻类在线识别与测定
8.5 结论与展望
参考文献
9激光诱导击穿光谱技术
9.1激光诱导击穿光谱技术原理
9.1.1等离子体光谱的产生
9.1.2激光诱导等离子体参数
9.2激光诱导击穿光谱技术系统
9.2.1激光器
9.2.2光谱仪
9.2.3其他关键部件
9.2.4 关键实验参数
9.2.5 激光诱导等离子体光谱增强方法与装置
9.3激光诱导击穿光谱数据处理与分析
9.3.1光谱预处理
9.3.2光谱定性分析
9.3.3定量分析
9.4 激光诱导击穿光谱技术在环境监测中的应用
9.4.1土壤重金属在线监测
9.4.2工业排放废水重金属在线监测
9.5 结论与展望
参考文献
10大气环境立体监测技术系统集成及应用
10.1大气环境立体监测技术系统集成
10.1.1固定点立体监测
10.1.2车载走航立体观测
10.1.3多源卫星遥测
10.2大气环境立体监测技术系统典型应用
10.2.1大气氧化性外场综合观测
10.2.2工业园区污染气体综合监测
10.2.3区域大气污染综合监测
10.2.4 重大赛事活动空气质量保障措施评估
10.3结论与展望
参考文献
附录
附录1GB/T 37186—2018气体分析二氧化硫和氮氧化物的测定紫外差分吸收光谱分析法
附录2HJ 919—2017环境空气挥发性有机物的测定便携式傅里叶红外仪法
附录3HJ 920—2017环境空气无机有害气体的应急监测便携式傅里叶红外仪法
附录4JB/T 11996—2014机动车尾气遥测设备通用技术要求
附录5JB/T 12573—2018机动车尾气立式遥测设备通用技术要求
附录6QX/T 536—2020前向散射式能见度仪测试方法