近期，中国科学院合肥物质院安光所谢品华研究员团队在过氧自由基高灵敏探测技术上取得新进展，相关研究成果以《用于过氧自由基在线测量的改进型激光诱导荧光设备：高探测灵敏度的一致性》为题发表在国际学术期刊Sensors and Actuators: B. Chemical上。
中国近地面臭氧浓度逐年上升，成为空气质量改善的关注焦点。过氧自由基（HO2和RO2）与一氧化氮（NO）的反应是臭氧的主要光化学来源，实时监测过氧自由基对于准确了解臭氧生成至关重要。然而，随着观测场景向复杂大气环境延伸，多组分前体物（如NOx、高活性烯烃、含氧VOCs）共存导致的反应干扰可能使测量值系统性偏离真实浓度。因此，当前过氧自由基测量技术在复杂环境中的准确性面临挑战。
课题组胡仁志研究员和张国贤等人创新性地将化学转化模块与激光诱导荧光（LIF）技术深度耦合，实现了HO2和RO2自由基的同步高灵敏探测。针对现有激光诱导荧光测量方法的化学本底干扰问题，研究团队通过独创的荧光池结构有效消除氮氧化物的干扰信号，将NO对检测信号的干扰抑制至接近零水平。为校正不同 RO2自由基因反应分支比差异导致的转化效率偏差，团队结合条件实验与稳定性测试数据，建立了归一化灵敏度曲线，显著降低了相对检测偏差。
基于上述技术突破，课题组成功研制出大气 ROx-LIF 高灵敏探测系统，在60秒的积分时间内，RO2 自由基的检测限为1.08 ×106 cm-3 (2σ)。在2022年合肥市科学岛综合外场观测中，该ROx-LIF探测系统成功获取了HO2和RO2自由基的浓度序列。通过将基于 ROx 自由基观测数据计算的臭氧生成速率，与臭氧生成速率腔衰荡探测系统（OPR-CRDS）的直接测量值进行对比分析，发现两者具有较好一致性，从而验证了两套系统测量结果的准确性。
该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、安徽省杰出青年基金等项目的资助。
文章链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925400524015041
图1 (a)不同RO2自由基探测灵敏度的NO依赖性 (b) 不同种类过氧自由基的探测灵敏度分布情况
图2 2022年合肥科学岛观测中，ROx-LIF系统反演的臭氧生成速率时间序列与直接测量结果的比对情况
