應(yīng)用案例
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溫室氣體監(jiān)測是指對環(huán)境空氣中產(chǎn)生溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w進(jìn)行監(jiān)測的過程。根據(jù)《京都議定書》,主要溫室氣體包括CO2、N2O、CH4、鹵代烴化合物(CFCs、HFCS、HCFCs)、全氟碳化物(PFCS)及六氟化硫(SF6)等,其中的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)是引發(fā)溫室效應(yīng)最重要的三種溫室氣體。
目前已經(jīng)證明,大氣中溫室氣體(CO2, CH4, N2O)濃度和全球氣候變化有密切聯(lián)系,因而精確測定溫室氣體具有重要的意義:通過溫室氣體精確測量可以研究人類活動(dòng)對溫室氣體及氣候的關(guān)系,預(yù)警極端天氣,精確定量地區(qū)碳排放,分析減排措施的效率以及為碳交易及國家間氣候變化談判提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。Picarro 溫室氣體分析儀基于光腔衰蕩光譜技術(shù)在全球溫室氣體觀測中廣泛應(yīng)用,被國際氣象組織指定為“黃金標(biāo)準(zhǔn)”,幾乎被所有的主要的溫室氣體監(jiān)測網(wǎng)所認(rèn)可。
應(yīng)用案例1
加拿大埃德蒙頓阿爾伯塔大學(xué)Leanne L.Chai等學(xué)者使用Picarro G4301 CO2/CH4便攜式高精度氣體分析儀,首次對新熱帶高原páramo(哥斯達(dá)黎加Chirripó國家公園)生態(tài)系統(tǒng)中的CH4通量進(jìn)行量化研究,表明這些阿爾卑斯地貌總體上充當(dāng)了大氣中 CH4 的一個(gè)重要碳匯。
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該研究在位于南美法屬圭亞那沿海地區(qū)的Paracou研究站(北緯5°15′,西經(jīng)52°55′),使用Picarro CH4、N2O分析儀(G2308)與自動(dòng)土壤二氧化碳通量測量系統(tǒng)以及16個(gè)自動(dòng)土壤呼吸室進(jìn)行采樣,在線連續(xù)測量土壤CO2、CH4和N2O通量,在四個(gè)月內(nèi)準(zhǔn)確監(jiān)測三種溫室氣體通量,并具有較高的時(shí)空分布解析度。這些信息對于精確計(jì)算土壤通量晝夜變化并對年度溫室氣體預(yù)算至關(guān)重要。
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應(yīng)用案例2
在慕尼黑啤酒節(jié),研究人員采用Picarro CH4、C2H6超便攜式氣體濃度分析儀(G4302),現(xiàn)場實(shí)時(shí)測量并利采用Gaussian plume擴(kuò)散模型得出慕尼黑啤酒節(jié) CH4 排放的來源。
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應(yīng)用案例3
哥倫比亞大學(xué)地球研究所,Lamont-Doherty Earth Observatory的彼得·凱萊門博士和韋德·麥吉利斯博士利用Picarro G4301便攜式溫室氣體分析儀在阿曼山脈測試超堿性泉水CO2 通量,為具有挑戰(zhàn)性和偏遠(yuǎn)的環(huán)境下移動(dòng)測量定制便攜、高效的解決方案。
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應(yīng)用案例4
澳大利亞南十字星大學(xué)的Luke C. Jeffrey等學(xué)者在復(fù)雜和對比強(qiáng)烈的莖表面進(jìn)行精細(xì)地通量測量(Small Nimble In Situ Fine-Scale Flux Method簡稱為SNIFF測量法)。搭配便攜的Picarro G4301溫室氣體分析儀通過循環(huán)管路測試大氣環(huán)境中的 CH4 濃度,確保了不引入人為排放 CH4,防止改變樹干和大氣之間的自然CH4 濃度梯度,利用Picarro G2201-i碳同位素分析儀對粗枝木麻黃樹莖δ13C-CH4 穩(wěn)定同位素比值進(jìn)行現(xiàn)場測量。
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應(yīng)用案例5
美國太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室通過研究美國西北太平洋沿海林木樹莖中溫室氣體(GHG)的濃度,并評估沿河海梯度的各種樹種和立地特征,作為樹干溫室氣體變化的可能驅(qū)動(dòng)因素。測量了夏季和冬季,來自六個(gè)沿海集水區(qū)的五個(gè)樹種的活莖稈和枯莖中的CH4,CO2和N2O濃度,并將其與土壤孔隙水GHG濃度,孔隙水鹽度和樹木特征相關(guān)聯(lián)。
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應(yīng)用案例6
使用Swagelok Teflon管和Swagelok配件的閉環(huán)系統(tǒng),使腔室和Picarro分析儀之間的空氣再循環(huán),每次測量關(guān)閉腔室60分鐘,動(dòng)態(tài)測量氧氣含量變化引起的溫室氣體呼吸。原始濃度測量顯示了CO2和O2濃度遵循晝夜周期變化規(guī)律。還顯示了腔室并未完全排氣至環(huán)境濃度,但是由于CO2和O2的通量很大,因此很容易觀測到通量的變化差異。
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應(yīng)用案例7
來自比利時(shí)福蘭德農(nóng)業(yè)、漁業(yè)和食品研究中心(ILVO)的研究員莊少杰 (音譯,Shaojie Zhuang)等學(xué)者采用了Picarro G2508多組分氣體分析儀測量乳制品和豬舍中NH3和溫室氣體的濃度。該研究的重點(diǎn)是確定幾種儀器在測量NH3等具有挑戰(zhàn)性的強(qiáng)吸附氣體時(shí)的性能表現(xiàn)。
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應(yīng)用案例8
哥倫比亞大學(xué)、USPS和TectaAmerica合作開展了一個(gè)項(xiàng)目,于10.9萬平方英尺的樓頂上一個(gè)1.5米高的通量塔上使用Picarro高頻溫室氣體分析儀(G2311-f),對紐約市的七個(gè)綠化屋頂進(jìn)行了評估,評價(jià)它們在減少熱島效應(yīng)、發(fā)揮潛在的碳匯作用方面的有效性。
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應(yīng)用案例9
比利時(shí)列日大學(xué)的學(xué)者們利用Picarro G2311-f高頻溫室氣體分析儀結(jié)合渦動(dòng)相關(guān)法,對比利時(shí)境內(nèi)的一處奶牛集約放養(yǎng)的草地進(jìn)行甲烷通量測定,并對放牧草地CH4通量驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行識別分析。
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應(yīng)用案例10
哥本哈根大學(xué)的Jesper Riis Christiansen在丹麥格里布斯科夫森林進(jìn)行基于ReWet實(shí)驗(yàn)平臺的相關(guān)研究項(xiàng)目。ReWet實(shí)驗(yàn)平臺采用最先進(jìn)的設(shè)備包括Picarro G2508多組分溫室氣體分析儀和其他基礎(chǔ)設(shè)施對不同地點(diǎn)進(jìn)行綜合監(jiān)測,用于研究對已排水的農(nóng)業(yè)和森林泥炭地進(jìn)行再恢復(fù)處理對溫室氣體排放(CO2、CH4和N2O)以及養(yǎng)分(P和N)、溶解性有機(jī)碳和無機(jī)碳(DIC、DOC)通量的影響。
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應(yīng)用案例11
密歇根大學(xué)Xia Tian科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)了名為“密歇根污染評估實(shí)驗(yàn)室”(MPAL)的空氣質(zhì)量移動(dòng)監(jiān)測平臺,該平臺可測定多種參數(shù),包括標(biāo)準(zhǔn)、有毒以及溫室氣體污染物,以及氣象和位置參數(shù)。選擇在重工業(yè)、制造業(yè)以及運(yùn)輸業(yè)發(fā)達(dá)的底特律西南部的17×10 km2的區(qū)域進(jìn)行采樣測試。其中Picarro G2401與G2204在實(shí)現(xiàn)溫室氣體濃度高頻、高穩(wěn)定性及高精確度獲取中發(fā)揮重要作用。
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應(yīng)用案例12
Picarro的多款機(jī)型在NASA的各類科學(xué)項(xiàng)目中承擔(dān)重要任務(wù),G2401-m便是其中之一,經(jīng)過改造后的Picarro G2401-m用于機(jī)載測量,命名為NOAA-Picarro。
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應(yīng)用案例13
該研究在美國華盛頓州漢福德河段哥倫比亞河“溫室氣體基因組觀測站”進(jìn)行,結(jié)合Peepers采樣技術(shù)和Picarro測量技術(shù),系統(tǒng)研究了在不同水位條件下河流溫室氣體的產(chǎn)生和釋放特征,研究結(jié)果將進(jìn)一步加強(qiáng)對河流溫室氣體時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的認(rèn)識。
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應(yīng)用案例14
為了可靠地估算區(qū)域N2O的排放,監(jiān)測全區(qū)域的N2O通量具有重要意義,EC系統(tǒng)測定時(shí)初始成本高,能耗高,而且運(yùn)輸?shù)狡h(yuǎn)地區(qū)以及現(xiàn)場為系統(tǒng)供電相對困難。此外,為了使用EC系統(tǒng)測量陸地生態(tài)系統(tǒng)的溫室氣體通量,目前還沒有快速響應(yīng)氣體分析儀可滿足條件。然而,對于REA系統(tǒng),光腔衰蕩光譜儀(例如Picarro G2508)可以同時(shí)用于分析水蒸氣、甲烷、二氧化碳和一氧化二氮。該系統(tǒng)能可靠地測量多季節(jié)變化下的區(qū)域CO2、N2O、CH4和水汽的通量,并對其在2018和2020年季節(jié)變化下的測定性能進(jìn)行了評估。
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應(yīng)用案例15
為比對評估不同儀器對N2O的測量性能,ICOS使用了與WMO相同的網(wǎng)絡(luò)兼容性目標(biāo),即0.1ppb。參加測量比對的儀器包括了ICOS目前在使用的幾種N2O在線觀測儀器,包括Picarro公司的G5310,以及多種基于其他技術(shù)的儀器,Picarro G5310在長達(dá)數(shù)月的比對測量中,在精度與漂移等關(guān)鍵性能測試中表現(xiàn)優(yōu)異,最終贏得ICOS 信任并決定在今后一段時(shí)間內(nèi),將整個(gè)ICOS 觀測網(wǎng)中的N2O監(jiān)測儀器全部替換為G5310。
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應(yīng)用案例16
樹干是CH4的一個(gè)重要排放來源,但對樹皮內(nèi)部的微生物活動(dòng)(即甲烷氧化菌)是否可以減少CH4排放的研究還存在空缺。墨爾本大學(xué)Luke C. Jeffrey團(tuán)隊(duì)使用直接連接到樹木上的小腔室測定澳大利亞新南威爾士州(NSW)亞熱帶東北部森林中的五葉木下莖CH4通量。利用“小型靈活原位細(xì)尺度通量”(S.N.I.F.F.)方法與便攜式腔衰蕩光譜儀(CRDS,G4301-GasScouter,Picarro)相結(jié)合進(jìn)行研究。在樹干CH4排放研究中取得新發(fā)現(xiàn):甲烷氧化菌減少了樹木的CH4排放。
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應(yīng)用案例17
海洋是維持全球溫室氣體動(dòng)態(tài)平衡的關(guān)鍵角色,是大氣CO2的匯,并且是CH4與N2O的重要排放源。然而由于海洋地區(qū)環(huán)境的不同,在不同海域CO2以及CH4、N2O的收支也還沒有明確的結(jié)論。一研究利用Picarro G2201-i(CO2、CH4碳同位素分析儀)以及 G2308(N2O、CH4濃度分析儀),對大堡礁海域溶解態(tài)的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)以及二氧化碳與甲烷中的δ13C、一氧化二氮(N2O)進(jìn)行測量,對該區(qū)域溫室氣體空間分布與排放源進(jìn)行研究。
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安裝案例1
鄭州計(jì)量先進(jìn)技術(shù)研究院使用三臺Picarro G2401 (CO2、CO、CH4、H2O)高精度氣體濃度分析儀,后期將進(jìn)行車載移動(dòng)測量。
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安裝案例2
西湖大學(xué)使用兩臺Picarro G4301便攜式高精度氣體分析儀用于水體溶解溫室氣體測量研究,鄭州先進(jìn)技術(shù)研究院使用Picarro G2401高精度氣體濃度分析儀進(jìn)行野外站點(diǎn)部署,實(shí)時(shí)監(jiān)測不同類型生態(tài)系統(tǒng)溫室濃度變化。
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安裝案例3
浙江工業(yè)大學(xué)/中國氣象局方雙喜教授,中國科學(xué)院大氣物理研究所劉毅及英國愛丁堡大學(xué)Paul I. Palmer多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)相互協(xié)作使用儀器Picarro G2401,發(fā)現(xiàn)基于大氣濃度計(jì)算碳收支是計(jì)算凈排放量的有效辦法,觀測大氣中CO2濃度變化是定量評估地表CO2凈通量的重要手段。
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安裝案例4
中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所荀凡博士等人基于靜態(tài)箱原理自行設(shè)計(jì)了一套便攜式漂浮靜態(tài)箱與Picarro G2508分析儀聯(lián)用,即在持續(xù)抽出箱體內(nèi)的氣體進(jìn)行分析的同時(shí)將分析后的氣體通過管道排回箱體內(nèi),以保證箱體內(nèi)部環(huán)境不因G2508的分析過程而改變,從而實(shí)現(xiàn)CH4、CO2濃度實(shí)時(shí)測定。
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安裝案例5
臨安大氣背景長期監(jiān)測站。該站點(diǎn)位于中國東部長三角(YRD)城市群的西部邊緣,其周邊的長三角城市群是中國重要的CO2排放源。利用G2401進(jìn)行CO2、CH4、CO濃度觀測。綜合考察新冠疫情停工停產(chǎn)對中國大氣CO2、CH4和CO的影響。
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安裝案例6
生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心在遼寧省朝陽市開展了生態(tài)環(huán)境星地協(xié)同走航觀測實(shí)驗(yàn)。Picarro高精度溫室氣體分析儀配合其他多種技術(shù)手段,對東營工業(yè)園區(qū)、主要交通干道及采油區(qū)進(jìn)行了大氣污染物(O3、VOCs、PM2.5、PM10、NO2等)及溫室氣體(CO2、CH4、CO)協(xié)同監(jiān)測,初步診斷分析了污染物及溫室氣體的主要排放來源,獲取了大量的第一手觀測資料。
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https://mp.weixin.qq.com/s/W9emm-k2SbV1-tIolYFmWw
安裝案例7
三峽大學(xué)肖尚斌教授研究團(tuán)隊(duì)在三峽庫區(qū)進(jìn)行了四次采樣調(diào)查,覆蓋長度為645公里。游輪以20 km/h的速度沿北岸上游航行,水樣以250ml/min的速率通過蠕動(dòng)泵進(jìn)入快速自動(dòng)水-氣平衡裝置(FaRAGE),再將平衡器所產(chǎn)生的CH4氣體連接Picarro G2301進(jìn)行濃度測定,實(shí)現(xiàn)原位高分辨率空間調(diào)查。結(jié)合水環(huán)境變量、水文條件等因素探索三峽庫區(qū)溶解性CH4濃度的空間分布和季節(jié)變化。
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編輯:竇志鴻
審核:陳曉峰