大气中硝酸(HNO₃)是排放到空气中氮氧化物(NO_x)的主要沉降和再活化途径, 对降水酸化、二次细颗粒物中的硝酸盐的形成以及在联系光化学污染和霾形成等大气复合污染过程中具有重要作用（图1）。因此, 获得高时间分辨、准确的大气硝酸测量数据对研究和认识大气中氮氧化物的循环机理是十分必要和迫切的。由于大气中的硝酸浓度低且具有很强的吸附性, 以及存在于颗粒物中的硝酸铵的热平衡过程, 准确和高时间分辨率的硝酸测量一直是现代大气测量技术的一种挑战。经过几十年的发展，尽管出现了多种测量大气HNO₃的方法，但仍然缺乏经济的、高效的、时间分辨好、商品化程度高的在线测量方法。这在一定程度上制约了HNO₃在大气化学过程中的作用机制研究。

硝酸在大气中浓度总体较低，且变化范围较大, 在夏季晴天日照强度高时浓度比较高，在阴雨天湿度较高时或者光照强度低的冬季或夜晚浓度较低。同一地点不同时间段浓度差异明显，例如白天>夜晚，晴天>阴天，夏季>冬季等。因此，要获得长时间连续的硝酸观测，测量方法需要满足较大的线性范围。

此外，HNO₃是一种“黏性”气体, 很容易在采样期间因为管壁等吸附而造成损失, 因此, 对采样管路材料的选择是很重要的。研究表明大部分材料(铜、不锈钢、钠玻璃、镀铬不锈钢)对硝酸有很强的吸附性, 而特氟龙(Teflon)材料对硝酸表现出良好的传输特性。但是, 由Teflon材料加工的设备也表现出明显的吸附能力, 不同制造商的Teflon材料也存在一定差异。目前，传输管和连接头等基本采用Teflon材料，但是仍然期待发现在不同条件下都满足采样要求的材料。除了管壁吸附, 在分离颗粒物与大气样品过程中, HNO₃也可能吸附在颗粒物表面。外界条件如温度、相对湿度、采样流量等的变化也会影响HNO₃吸附效果。除了物理吸附, 一些化学反应也会造成在采样过程中硝酸浓度的变化。硝酸与硝酸铵之间的化学平衡也是影响HNO₃浓度的主要因素之一。这些因素在一定程度上影响了HNO₃测量的准确性。

基于大量文献调研和比对实验，民族地区生态环境国家民委重点实验室为第一署名单位，环境科学与工程专业硕士研究生安士键为论文第一作者、林伟立教授为通讯作者在《中国环境监测》期刊[Vol.32(4): 67‒78, 2022]上发表题为“大气硝酸测量方法研究进展”的文章，DOI:10. 19316/ j. issn. 1002-6002. 2022. 02. 09。本研究得到国家自然科学基金项目（91744206）和北京市科技计划课题(Z181100005418016)的资助。

该论文对不同的大气HNO₃测量方法进行综述, 指出了影响硝酸测量准确性的因素，并对不同测量方法的优缺点进行比较。鉴于直接测量方法存在较大的困难，将HNO₃转化为目前易测量的物质(如NO、NO₂、HNO₂、NO₃^-等)，从而提高测量时间分辨率的间接测量方法成为当前HNO₃测量的优选。随着激光测量NO₂技术在检测限和测量稳定性方面存在优势, 并得到快速发展, 将HNO₃快速转化为NO₂进行间接测量的方法收到了众多研究者的关注。

研究组利用热解技术结合先进光谱检测方法开发出了大气HNO₃在线测量方法，并在北京城区实现了外场观测运用（图2），为研究大气活性氮循环与转化提供了强有力的工具。

图1. HNO₃在臭氧光化学与细颗粒物形成的纽带作用

图2.大气HNO₃测量装置