應(yīng)用案例

Picarro G2401（通過(guò)地面走航測(cè)量追蹤8個(gè)國(guó)家12個(gè)城市的天然氣甲烷排放量）

發(fā)表時(shí)間：2024-08-26

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原文題目

Ground-Based Mobile Measurements to Track Urban Methane Emissions from Natural Gas in 12 Cities across Eight Countries

https://doi.org/10.1021/acs.est.3c03160

背景簡(jiǎn)介

為了減少城市天然氣管道系統(tǒng)布設(shè)造成的甲烷排放，了解當(dāng)?shù)毓艿老到y(tǒng)的泄漏率至關(guān)重要。本研究在8個(gè)國(guó)家的12個(gè)城市進(jìn)行了移動(dòng)走航測(cè)量，被調(diào)查的城市范圍覆蓋了中型城市（如荷蘭格羅寧根）到大型城市（如加拿大多倫多和英國(guó)倫敦）等多種城市類(lèi)型，同時(shí)也涵蓋了從西班牙巴塞羅那到羅馬尼亞布加勒斯特的整個(gè)歐洲地區(qū)。對(duì)所有數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析使本研究能夠關(guān)注具有不同基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境條件的城市的一般排放行為。本研究發(fā)現(xiàn)所有城市在其管轄范圍內(nèi)都有一系列小型、中型和大型甲烷源，且排放率前10%的排放者占總排放量的60-80%，這意味著針對(duì)重排放城市的戰(zhàn)略修復(fù)計(jì)劃可以幫助快速減少排放。此外，將本研究與歐洲城市天然氣相關(guān)甲烷排放的清單估計(jì)進(jìn)行了比較，雖然清單報(bào)告排放量較大的城市通常也有較大的觀測(cè)排放量，但本研究發(fā)現(xiàn)12個(gè)城市基于觀測(cè)的排放量估算與基于清單的排放量估算之間存在明顯差異。

研究目的

了解和量化城市天然氣分配系統(tǒng)中的甲烷排放，特別是在美國(guó)以外城市的情況。本研究通過(guò)移動(dòng)測(cè)量來(lái)探索城市甲烷排放，以便更好地理解不同基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境條件下的城市排放行為。

研究方法

本研究在八個(gè)國(guó)家的12個(gè)城市進(jìn)行了移動(dòng)測(cè)量，使用多款高精度Picarro溫室氣體分析儀來(lái)測(cè)量城市中的甲烷濃度。這些分析儀將進(jìn)氣口直接連接到外部，通常安裝在車(chē)輛的頂部或前保險(xiǎn)杠處。通過(guò)結(jié)合移動(dòng)儀器測(cè)量的干空氣摩爾分?jǐn)?shù)和同步GPS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，研究者們能夠生成空間分辨率的甲烷增強(qiáng)地圖。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)、質(zhì)量控制和處理，以分離出由甲烷排放引起的局部增強(qiáng)，并將其轉(zhuǎn)化為排放率估算。

Picarro儀器的使用

在這項(xiàng)研究中使用了多款Picarro分析儀，包括G2301、G2301-m、G2401、G2401-m、G4302、G2201-i、G1301等。這些設(shè)備被用作移動(dòng)測(cè)量平臺(tái)上的高精度快速響應(yīng)設(shè)備使用。這些分析儀能夠提供ppm級(jí)別的精度，并具有5秒以內(nèi)的快速響應(yīng)時(shí)間。

結(jié)論

與美國(guó)城市相比，歐洲和加拿大城市的排放量相對(duì)較低。排放量的差異很可能是由于當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施的差異，尤其是管道材料的差異造成的。此外，歐盟對(duì)天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)管比美國(guó)更嚴(yán)格。本研究推斷，到目前為止，研究分析的城市之間的全市排放估算存在很大差異，這突出表明，未來(lái)應(yīng)該對(duì)更多的城市進(jìn)行調(diào)查，以盡可能多地找到主要排放國(guó)。

部署在等效移動(dòng)平臺(tái)上的標(biāo)準(zhǔn)化方法有望迅速減少天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的城市甲烷排放，同時(shí)也為學(xué)術(shù)界提供數(shù)據(jù)，以進(jìn)一步調(diào)查其他城市甲烷來(lái)源的影響，例如熔爐、污水系統(tǒng)和其他自然系統(tǒng)，這些系統(tǒng)目前沒(méi)有受到很好的限制。

設(shè)備分享

Picarro G2401 可以同時(shí)監(jiān)測(cè)CO₂、CH₄、CO和H₂O四種氣體。G2401 遵從世界氣象組織 ( WMO ) 及其它國(guó)際性網(wǎng)絡(luò)（如歐洲綜合碳觀測(cè)系統(tǒng)，ICOS）設(shè)立的關(guān)于大氣監(jiān)測(cè)站的性能規(guī)格。高精度四組分連續(xù)測(cè)量、野外可部署性以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性，讓 G2401 成為溫室氣體測(cè)量?jī)x器的明智之選。

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前一個(gè)：Picarro G2201-i（陸地DOM的輸入伴隨著DO和pH值的下降并加劇了千島湖的CO?排放）
后一個(gè)：Picarro L2140-i（無(wú)記憶效應(yīng)的水同位素紅外光譜分析方法）