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助力“雙碳” 安光所在溫室氣體通量監(jiān)測方面取得新進展

2022年11月24日 13:06:16 來源：化工儀器網(wǎng) 作者：吳吳吳 點擊量：5814

近日，中科院合肥研究院安光所高曉明研究員團隊在可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)（TDLAS）測量大氣溫室氣體通量方面取得新進展，相關(guān)研究發(fā)表在國際知名期刊Optics Express上。

　　【化工儀器網(wǎng) 項目成果】當(dāng)前，大氣中的一氧化碳濃度超過410ppm，比工業(yè)前濃度高出近50%，增長速度在近5500萬年中前所未有。隨著大氣中溫室氣體的增多，由溫室氣體引發(fā)的氣候變化和生態(tài)環(huán)境問題逐漸成為全球關(guān)注的焦點，通過高靈敏度的溫室氣體監(jiān)測儀器監(jiān)測來監(jiān)測溫室氣體的通量排放，在了解當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r和環(huán)境管理方面有著重要意義。
 
　　可調(diào)諧二極管激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)是一種利用二極管激光器的波長調(diào)諧特性，獲得被選定的待測氣體特征吸收線的吸收光譜，從而對相關(guān)氣體進行定性或者定量分析的技術(shù)，憑借其響應(yīng)速度快、靈敏度高、容易操作等的優(yōu)點，常被用于環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)學(xué)診斷以及工業(yè)過程檢測等領(lǐng)域。
 
　　為了解陸地生態(tài)系統(tǒng)對碳元素的吞吐情況，科學(xué)界提出利用空氣流動產(chǎn)生的湍流渦旋測量溫室氣體的排放量。利用可調(diào)諧二極管激光吸收光譜渦度相關(guān)監(jiān)測技術(shù)與設(shè)備是生態(tài)系統(tǒng)中溫室氣體通量收支情況觀測的重要手段。
 
　　渦流協(xié)方差(EC)技術(shù)是測量大氣中物質(zhì)和能量交換的重要方法，它可利用配備有足精度傳感器的氣體分析儀來測量生態(tài)系統(tǒng)中的碳交換。利用渦流協(xié)方差技術(shù)測量氣體通量的方法主要有開放光路式和閉路式兩種。
 
　　總體來看，開放光路式優(yōu)于閉路式。開放光路是一種原位測量，與閉路式測量相比，它具有系統(tǒng)功耗低、重量輕等特點，閉路是的系統(tǒng)哄好高達數(shù)百瓦，重量有時高達數(shù)百公斤。然而，傳統(tǒng)開放光路式長時間在野外環(huán)境中工作，也臨著鏡片鍍膜污染和腐蝕等問題。
 
　　日前，中科院合肥研究院安光所的高曉明團隊在知名期刊Optics Express上針對開放光路式測量技術(shù)上的上述缺陷，發(fā)表了相關(guān)研究成果，題為《基于TDLAS的開放光路防污染多通池氣體分析儀用于實時監(jiān)測大氣水蒸氣(H2O)和二氧化碳(CO2)通量》。
 
　　研究團隊針對開放光路式鏡片鍍膜易污染、腐蝕的問題，首次提出了反面鍍膜的防腐蝕、防污染開放光路多通池的設(shè)計，有效避免了外界環(huán)境對鏡片膜層的污染和腐蝕。研究團隊將該設(shè)計應(yīng)用于大氣溫室氣體的監(jiān)測設(shè)備中，提高了開放光路系統(tǒng)的穩(wěn)定性和耐用性。
 
　　此外，研究團隊利用新開發(fā)的設(shè)備對小麥季節(jié)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)CO2和H2O通量進行了為期一個月的外場對比觀測實驗，其觀測結(jié)果與國際上主流的監(jiān)測儀器具有良好的一致性。
 
　　2020年，我國在第七十五屆聯(lián)合國大會上宣布，中國將力爭2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和目標。碳達峰碳中和是我國作出的重大戰(zhàn)略決策，提升陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯是實現(xiàn)我國“碳中和”目標最綠色和經(jīng)濟的有效途徑，該設(shè)計的開發(fā)為我們持續(xù)監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)的碳吞吐情況開發(fā)了新途徑。
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