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碳中和温室气体CO2 CH4 N2O排放监测,诺科仪器助力绿色发展

  • 更新时间2024-06-26
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一、温室气体监测主要包括哪些?

  甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)和N2O等具有温室效应的微量气体称为温室气体。根据京都议定书中规定的6种温室气体为二氧化碳、甲烷、N2O、氢氟碳化合物、全氟碳化合物、六氟化硫。后三种气体造成温室效应的能力强,但从对全球升温的贡献来说,CO2、CH4、N2O三大主要温室气体所占的比例最大,对全球变暖的总体贡献占到77%,浓度也呈现出逐年升高的趋势。大气中CO2、CH4和N2O三种组分是目前温室气体监测的主要对象,也是当前世界各国控制减排的主要温室气体组分。

二、温室气体检测主流技术优缺点?

  目前温室气体监测主要有非分散红外线原理(NDIR)、傅里叶变换红外光谱原理(FTIR)、可调谐半导体激光吸收光谱法(TDLAS)、差分吸收激光雷达技术(DIAL)、光腔衰荡法(CRDS)、激光差分中红外法(IRIS)、离轴积分腔输出光谱技术(OA-ICOS)、激光外差光谱技术(LHS)、空间外差光谱技术(SHS)等。

>    非分散红外线原理(NDIR)原理,具有结构简单、操作方便、成本低廉等优点,但仪器的光谱分辨率和检测灵敏度相对其他原理较低。

>    傅里叶变换红外光谱原理(FTIR),能够实现多种组分同时监测,适用于温室气体的本底、廓线和时空变化测量及其同位素探测,仪器系统较为复杂,价格比较昂贵。

>    可调谐半导体激光原理TDLAS,具有响应速度快、灵敏度高、光谱分辨率高等优势,能够实现温室气体原位点式和区域开放式探测,缺点是对于多气体组分监测需要多个传感器

>    DIAL技术是一种利用气体分子后向散射效应进行气体遥感探测的光谱技术,具有高精度、远距离、高空间分辨等优点,系统较为复杂,成本较高。

>    CRDS和OA-ICOS技术均属于小型化的气体原位探测技术,在温室气体监测方面,能够实现很高的检测灵敏度,成本比TDLAS要高。

>    LHS和SHS都属于高精度、高光谱分辨的气体检测技术,适用于温室气体的柱浓度或垂直廓线探测,可用于地基和星载大气探测领域。

三、温室气体分析应用场景:

>    地面监测:主要应用场景是固定源温室气体排放监测,如电力、石化、钢铁、垃圾填埋危废处理等能耗大户固定排放口温室气体监测。

>    地基监测:为温室气体时空分布、变化特征、区域排放等的研究提供可靠的观测数据。

>    机载监测:在空中对大气层每个层高对气体进行检测或对每个层高的气体采样后到实验室进行测量,具有灵活性高、机动性强、监测面积大等优点。机载温室气体探测是对温室气体垂直廓线的直接测量。

>    星载监测:用于在全球尺度上对大气温室气体开展广范围、长时间的持续监测,因此星载探测可以促进全球温室气体源汇分布的研究。

四、温室气体检测主流技术品牌:

  在温室气体高灵敏探测技术方面,目前以美国Picarro、ABB、德国Bruker等公司为主,其产品在大气背景站、高原科考及其他温室气体高精度测量需求领域应用广泛。在固定源温室气体排放连续监测方面,国内相关技术比较成熟,有对应的解决方案,在高精度高灵敏监测方面目前和国外公司还有一定差距。

  随着国家大力推进双碳政策,目前国内在温室气体监测技术研究方面也开展了大量的工作,一些高校及研究院所开始着手温室气体监测方面的研究。如中国科学院安徽光机所、中国科学院大连化学物理研究所等。

  针对固定源温室气体排放连续监测方面,诺科仪器NK-500系列红外线气体分析仪可以胜任。NK-500系列红外线气体分析仪采用NDIR不分光红外线原理,传感器核心采用进口光源,测量范围宽可分析气体上限达100%,下限达几个 (ppm)的浓度,进行精细化处理后,还可以进行痕量级(ppb)分析。

  仪器稳定性好,反应速度快,响应时间一般在10S内(达到T90的时间),可针对厂界及固定源温室气体排放进行%至ppm级别的实时在线监测。
 

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