應(yīng)用案例

Picarro G2301（溫室氣體移動(dòng)測(cè)量在CH? 排放歸因與量化中的應(yīng)用）

發(fā)表時(shí)間：2024-04-17

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研究背景

減少甲烷（CH₄）排放是短期國(guó)際協(xié)議中緩解氣候變化的主要措施。業(yè)界基本認(rèn)同:盡量減少工業(yè)排放可能是一項(xiàng)符合邏輯的戰(zhàn)略。但在工業(yè)密集區(qū)或城市地區(qū)，對(duì)于CH₄排放量基于逐個(gè)排放點(diǎn)水平上的清查和驗(yàn)證是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

自 2007 年之后CH₄排放迅速增加，引起國(guó)際社會(huì)的普遍關(guān)注

這項(xiàng)研究使用高精度移動(dòng)測(cè)量方法對(duì)單個(gè)設(shè)施甲烷排放進(jìn)行檢測(cè)、歸因和量化，提供快速解決方案。在一個(gè)為期14天的非連續(xù)觀測(cè)活動(dòng)中，研究人員在一輛廂式車輛上，使用多臺(tái)Picarro CRDS 分析儀測(cè)量了阿姆斯特丹港19個(gè)排放點(diǎn)周圍的甲烷 (CH₄)、乙烷（C₂H₆）和二氧化碳（CO₂）摩爾分?jǐn)?shù)。并使用高斯羽流擴(kuò)散模型（GPDM），對(duì)九個(gè)地點(diǎn)的排放進(jìn)行了量化，通過與排放清單中排放點(diǎn)及其登記數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果表明：移動(dòng)測(cè)量可用于交叉檢查排放報(bào)告并確定未報(bào)告的潛在排放源位置。

移動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)置

所有測(cè)量均在公共道路行駛中進(jìn)行，一輛大眾廂式車輛載有兩臺(tái)CRDS 分析儀，一臺(tái) Picarro G2301，以0.3 Hz的頻率測(cè)量大氣環(huán)境的CO₂、CH₄和H₂O的大氣摩爾分?jǐn)?shù)，流速為187 ml/min；另一臺(tái)為 Picarro G4302型，以1 Hz的頻率測(cè)量 C₂H₆、CH₄和H₂O的大氣摩爾分?jǐn)?shù)。該儀器使用了雙測(cè)量模式同時(shí)測(cè)量C₂H₆和CH₄，流速為2.2 L/min，每 0.001s 刷新一次光腔。兩個(gè)采樣入口均位于車輛的前保險(xiǎn)杠中，高于街道高度約90 cm。GPS使用三星的移動(dòng)設(shè)備。

上圖顯示了港口地區(qū)所有關(guān)注的排放點(diǎn)，以及甲烷排放的檢測(cè)和量化程度。

數(shù)據(jù)分析

以上圖中位置0 “諾爾納垃圾填埋場(chǎng)”為例

下圖顯示了使用G2301/WRF方法在“諾爾納垃圾填埋場(chǎng)”各個(gè)截面位置的排放。顯示了兩組不同的測(cè)量值，其中第一組由兩條不同道路的測(cè)量值組成；第二組與排放源的距離大約是第一組的兩倍。該圖顯示，越接近排放源，測(cè)量排放越高，且隨著距離的增加而降低，但第二組與第一組的最后8次測(cè)量相似，說明一段距離之后，數(shù)值趨于穩(wěn)定。

實(shí)際上，該設(shè)施的CH₄排放量已在之前進(jìn)行過測(cè)量，但并未錄入排放清單。原先的排放數(shù)據(jù)為172.8 kgCH₄/h。本次根據(jù)不同的氣象數(shù)據(jù)得到的平均排放為88.3 ± 10.6 至105.7 ± 14 kgCH₄/h，可見與之前記錄數(shù)據(jù)存在較大的差異。

上圖：諾爾納垃圾填埋場(chǎng)的量化排放，顯示了Picarro G2301和WRF 氣象數(shù)據(jù)結(jié)合得到的各個(gè)斷面排放量與“測(cè)量點(diǎn)與排放源距離”的關(guān)系。距離較勁近的排放測(cè)量結(jié)果較高，但隨著距離的增加，排放結(jié)果趨于穩(wěn)定。

結(jié)論

在阿姆斯特丹海港區(qū)登記排放量的12個(gè)排放源中，有3個(gè)排放源成功地進(jìn)行了CH₄排放量化，這3個(gè)污水處理廠占所有登記排放量的95%以上。其他具有登記排放量的排放源由于排放總量非常低，難以用高斯羽流擴(kuò)散模型（GPDM）方法進(jìn)行測(cè)量。

另外，大多數(shù)排放都是在未注冊(cè)的排放點(diǎn)中發(fā)現(xiàn)的，因此不能排除某些排放源被傳統(tǒng)清單所忽略，需要進(jìn)一步的測(cè)量來發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)綜合結(jié)果表明，高精度的溫室氣體移動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)與報(bào)告可有效用于同排放清單的交叉檢查，進(jìn)行數(shù)據(jù)修正；更可以發(fā)現(xiàn)并確定未列入清單的潛在排放源位置以及量化其排放值。

原文鏈接

https://studenttheses.uu.nl/handle/20.500.12932/42273?show=full

儀器簡(jiǎn)介

責(zé)任編輯：王繼軍

審核：韓一萱