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Picarro 溫室氣體分析儀應用合集

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溫室氣體監測是指對環(huán)境空氣中產(chǎn)生溫室效應的主要氣體進(jìn)行監測的過(guò)程。根據《京都議定書(shū)》,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(guò)溫室氣體精確測量可以研究人類(lèi)活動(dòng)對溫室氣體及氣候的關(guān)系,預警極端天氣,精確定量地區碳排放,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據基礎。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(guān)測中廣泛應用,被國際氣象組織指定為“黃金標準”,幾乎被所有的主要的溫室氣體監測網(wǎng)所認可。

 

 

 

應用案例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(哥斯達黎加Chirripó國家公園)生態(tài)系統中的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以及16個(gè)自動(dòng)土壤呼吸室進(jìn)行采樣,在線(xiàn)連續測量土壤CO2、CH4和N2O通量,在四個(gè)月內準確監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算土壤通量晝夜變化并對年度溫室氣體預算至關(guān)重要。

 

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應用案例2

在慕尼黑啤酒節,研究人員采用Picarro CH4、C2H6超便攜式氣體濃度分析儀(G4302),現場(chǎng)實(shí)時(shí)測量并利采用Gaussian plume擴散模型得出慕尼黑啤酒節 CH4 排放的來(lái)源。

 

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應用案例3

哥倫比亞大學(xué)地球研究所,Lamont-Doherty Earth Observatory的彼得·凱萊門(mén)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,為具有挑戰性和偏遠的環(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)者在復雜和對比強烈的莖表面進(jìn)行精細地通量測量(Small Nimble In Situ Fine-Scale Flux Method簡(jiǎn)稱(chēng)為SNIFF測量法)。搭配便攜的Picarro G4301溫室氣體分析儀通過(guò)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(shù)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(shù)莖δ13C-CH4 穩定同位素比值進(jìn)行現場(chǎng)測量。

 

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https://mp.weixin.qq.com/s/cJZUhMEc6iu7QVNmvpUeQA

 

 

 

應用案例5

美國太平洋西北國家實(shí)驗室通過(guò)研究美國西北太平洋沿海林木樹(shù)莖中溫室氣體(GHG)的濃度,并評估沿河海梯度的各種樹(shù)種和立地特征,作為樹(shù)干溫室氣體變化的可能驅動(dòng)因素。測量了夏季和冬季,來(lái)自六個(gè)沿海集水區的五個(gè)樹(shù)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(shù)木特征相關(guān)聯(lián)。

 

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應用案例6

使用Swagelok Teflon管和Swagelok配件的閉環(huán)系統,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(guān)測到通量的變化差異。

 

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應用案例7

來(lái)自比利時(shí)福蘭德農業(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等具有挑戰性的強吸附氣體時(shí)的性能表現。

 

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https://mp.weixin.qq.com/s/FMk-yU5_fQ-rHa7niIVpvA

 

 

 

應用案例8

哥倫比亞大學(xué)、USPS和TectaAmerica合作開(kāi)展了一個(gè)項目,于10.9萬(wàn)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、發(fā)揮潛在的碳匯作用方面的有效性。

 

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https://mp.weixin.qq.com/s/ML2agWubzxd-r2OEQ73e4A

 

 

 

應用案例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合渦動(dòng)相關(guān)法,對比利時(shí)境內的一處奶牛集約放養的草地進(jìn)行甲烷通量測定,并對放牧草地CH4通量驅動(dòng)因子進(jìn)行識別分析。

 

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https://mp.weixin.qq.com/s/pgV0AYqa_V5i2HAWOyxs9g

 

 

 

應用案例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)驗平臺的相關(guān)研究項目。ReWet實(shí)驗平臺采用最先進(jìn)的設備包括Picarro G2508多組分溫室氣體分析儀和其他基礎設施對不同地點(diǎn)進(jìn)行綜合監測,用于研究對已排水的農業(yè)和森林泥炭地進(jìn)行再恢復處理對溫室氣體排放(CO2、CH4和N2O)以及養分(P和N)、溶解性有機碳和無(wú)機碳(DIC、DOC)通量的影響。

 

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https://mp.weixin.qq.com/s/dQraoIZor9RiruCImKzJug

 

 

 

應用案例11

密歇根大學(xué)Xia Tian科研團隊開(kāi)發(fā)了名為“密歇根污染評估實(shí)驗室”(MPAL)的空氣質(zhì)量移動(dòng)監測平臺,該平臺可測定多種參數,包括標準、有毒以及溫室氣體污染物,以及氣象和位置參數。選擇在重工業(yè)、制造業(yè)以及運輸業(yè)發(fā)達的底特律西南部的17×10 km2的區域進(jìn)行采樣測試。其中Picarro G2401與G2204在實(shí)現溫室氣體濃度高頻、高穩定性及高精確度獲取中發(fā)揮重要作用。

 

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https://mp.weixin.qq.com/s/Dl14_yZBTneeyHCUUvf2PA

 

 

 

應用案例12

Picarro的多款機型在NASA的各類(lèi)科學(xué)項目中承擔重要任務(wù),G2401-m便是其中之一,經(jīng)過(guò)改造后的Picarro G2401-m用于機載測量,命名為NOAA-Picarro。

 

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應用案例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(guān)測站”進(jìn)行,結合Peepers采樣技術(shù)和Picarro測量技術(shù),系統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,研究結果將進(jìn)一步加強對河流溫室氣體時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的認識。

 

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應用案例14

為了可靠地估算區域N2O的排放,監測全區域的N2O通量具有重要意義,EC系統測定時(shí)初始成本高,能耗高,而且運輸到偏遠地區以及現場(chǎng)為系統供電相對困難。此外,為了使用EC系統測量陸地生態(tài)系統的溫室氣體通量,目前還沒(méi)有快速響應氣體分析儀可滿(mǎn)足條件。然而,對于REA系統,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。該系統能可靠地測量多季節變化下的區域CO2、N2O、CH4和水汽的通量,并對其在2018和2020年季節變化下的測定性能進(jìn)行了評估。

 

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應用案例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,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(xiàn)觀(guān)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(cháng)達數月的比對測量中,在精度與漂移等關(guān)鍵性能測試中表現優(yōu)異,最終贏(yíng)得ICOS 信任并決定在今后一段時(shí)間內,將整個(gè)ICOS 觀(guān)測網(wǎng)中的N2O監測儀器全部替換為G5310。

 

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https://mp.weixin.qq.com/s/gr77cnV2mjVgvF0bTWyrfw

 

 

 

應用案例16

樹(shù)干是CH4的一個(gè)重要排放來(lái)源,但對樹(shù)皮內部的微生物活動(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團隊使用直接連接到樹(shù)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)相結合進(jìn)行研究。在樹(shù)干CH4排放研究中取得新發(fā)現:甲烷氧化菌減少了樹(shù)木的CH4排放。

 

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應用案例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。然而由于海洋地區環(huán)境的不同,在不同海域CO2以及CH4、N2O的收支也還沒(méi)有明確的結論。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(chē)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)監測不同類(lèi)型生態(tài)系統溫室濃度變化。

 

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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(ài)丁堡大學(xué)Paul I. Palmer多個(gè)研究團隊相互協(xié)作使用儀器Picarro G2401,發(fā)現基于大氣濃度計算碳收支是計算凈排放量的有效辦法,觀(guān)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)箱原理自行設計了一套便攜式漂浮靜態(tài)箱與Picarro G2508分析儀聯(lián)用,即在持續抽出箱體內的氣體進(jìn)行分析的同時(shí)將分析后的氣體通過(guò)管道排回箱體內,以保證箱體內部環(huán)境不因G2508的分析過(guò)程而改變,從而實(shí)現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(cháng)期監測站。該站點(diǎn)位于中國東部長(cháng)三角(YRD)城市群的西部邊緣,其周邊的長(cháng)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(guān)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)境部衛星環(huán)境應用中心在遼寧省朝陽(yáng)市開(kāi)展了生態(tài)環(huán)境星地協(xié)同走航觀(guān)測實(shí)驗。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(yíng)工業(yè)園區、主要交通干道及采油區進(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)同監測,初步診斷分析了污染物及溫室氣體的主要排放來(lái)源,獲取了大量的第一手觀(guān)測資料。

 

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安裝案例7

 
 
 
 

三峽大學(xué)肖尚斌教授研究團隊在三峽庫區進(jìn)行了四次采樣調查,覆蓋長(cháng)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(guò)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)現原位高分辨率空間調查。結合水環(huán)境變量、水文條件等因素探索三峽庫區溶解性CH4濃度的空間分布和季節變化。

 

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編輯:竇志鴻

審核:陳曉峰

  

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