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温室气体监测

UoW FTIR 温室气体在线分析仪

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产品信息

  • 中文名称:UoW FTIR 温室气体在线分析仪
  • 型号:UoW FTIR
  • 原产地:
  • 品牌:Aurora
  • 标签: UoW FTIR  
  • 监测方法:

详情介绍

仪器简介:

       UoW FTIR型(xing)温室(shi)(shi)气(qi)(qi)体在线(xian)(xian)分析仪由(you)(you)澳大(da)利亚Wollongong大(da)学研(yan)发,由(you)(you)Ecotech合(he)(he)(he)作生产,并提供(gong)全球(qiu)范围内的(de)(de)分销(xiao)及符合(he)(he)(he)ISO9001标准的(de)(de)售后服务。UoW FTIR型(xing)温室(shi)(shi)气(qi)(qi)体在线(xian)(xian)分析仪应用(yong)多(duo)光程—傅里叶红(hong)外(wai)变(bian)换(FTIR)光谱测(ce)(ce)(ce)量(liang)解析技(ji)术和高性能(neng)红(hong)外(wai)检测(ce)(ce)(ce)元(yuan)器件,结合(he)(he)(he)了(le)完善的(de)(de)控(kong)制软件系统,能(neng)够全自动地运行,在线(xian)(xian)连续测(ce)(ce)(ce)量(liang)环境大(da)气(qi)(qi)(或其他种(zhong)类的(de)(de)混合(he)(he)(he)气(qi)(qi)体)中多(duo)种(zhong)温室(shi)(shi)气(qi)(qi)体成(cheng)(cheng)分的(de)(de)浓(nong)度及其稳(wen)定同位素(su)比率,运行成(cheng)(cheng)本低,适于长期连续观测(ce)(ce)(ce)。也可以根(gen)据(ju)用(yong)户(hu)需求,相应的(de)(de)改变(bian)配(pei)置,测(ce)(ce)(ce)量(liang)其他种(zhong)类的(de)(de)痕量(liang)气(qi)(qi)体。
       自(zi)第一台UoW FTIR型温(wen)室气(qi)体在线分析仪(yi)(yi)投入(ru)现场观测应用(yong)(yong)以(yi)来(lai),10余年间,在全球已有多(duo)个用(yong)(yong)户将本(ben)仪(yi)(yi)器(qi)用(yong)(yong)于环境大(da)气(qi)和本(ben)底地区大(da)气(qi)的温(wen)室气(qi)体观测,并开发了温(wen)室气(qi)体以(yi)外的测量功能。这些用(yong)(yong)户包括: 中国气(qi)象局(CMA)、大(da)连市(shi)环境监测中心站(zhan)、澳大(da)利亚核科(ke)学(xue)(xue)技术(shu)(shu)组(zu)织(zhi)(zhi)(ANSTO)、澳大(da)利亚的卧龙(long)岗大(da)学(xue)(xue)(University of Wollongong)、墨尔(er)本(ben)大(da)学(xue)(xue)( University of Melbourne)、公共财富(fu)科(ke)学(xue)(xue)与工业研(yan)究组(zu)织(zhi)(zhi)(CSIRO)、科(ke)学(xue)(xue)与技术(shu)(shu)组(zu)织(zhi)(zhi)(ANSTO),新西兰(lan)的国家水(shui)和大(da)气(qi)研(yan)究所(NIWA),德国的海德堡大(da)学(xue)(xue)(University of Heidelberg )、不来(lai)梅大(da)学(xue)(xue)(University of Bremen)、马克斯·普朗克学(xue)(xue)会(MPG),韩国国家标准(zhun)研(yan)究所(Korean Standards Institute )等(deng)。
背景介绍:
       温(wen)室(shi)气(qi)(qi)体(ti)(ti)是大(da)气(qi)(qi)中一些具有(you)红(hong)外辐(fu)射活(huo)性(xing)的(de)微(wei)量气(qi)(qi)体(ti)(ti),包(bao)括二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)、甲(jia)烷、氧化(hua)(hua)(hua)亚氮、氟利(li)昂(ang)、水(shui)汽(qi)等30余种(类(lei))。温(wen)室(shi)气(qi)(qi)体(ti)(ti)对太阳短波辐(fu)射透明,却(que)对太阳和地球表面的(de)长波(红(hong)外)辐(fu)射有(you)明显(xian)(xian)的(de)吸收作(zuo)用,因而,温(wen)室(shi)气(qi)(qi)体(ti)(ti)对地球大(da)气(qi)(qi)的(de)增温(wen)作(zuo)用十分明显(xian)(xian)。全球气(qi)(qi)候(hou)(hou)变化(hua)(hua)(hua)将给(ji)人类(lei)的(de)生(sheng)存环境带来严重影响,如(ru)气(qi)(qi)候(hou)(hou)异常、海平面升高、冰川(chuan)退缩、冻土融化(hua)(hua)(hua)、生(sheng)物多样性(xing)及分布(bu)发生(sheng)重大(da)改变,等等。

仪器特点:

同时在线测(ce)量多种温室气体的浓(nong)度(du)及其(qi)稳定同位素(su)比,应用方式(shi)广泛、多样(yang);

同时测定CO2、CO、CH4、N2O的大气浓度,以(yi)及CO2中δ13C;

* 可以(yi)一路或多路连续(xu)进样,测量多种(zhong)温室气体浓(nong)度及(ji)其稳定同位素比;

* 在测(ce)量(liang)塔不同高度(du)采集样品(pin),进(jin)行(xing)温室气体(包括CO2中δ13C)的(de)垂直廓线测(ce)量(liang);

* 可(ke)车载(zai)连(lian)续(xu)监(jian)测(ce);

* 连接静(jing)态箱进行土壤(rang)中温室气(qi)体的通量(liang)测量(liang);

* 在实验室中批量测量采样(yang)瓶或(huo)采样(yang)袋中的(de)空气样(yang)品(pin);

* 标(biao)准传(chuan)递测量(liang):在实验(yan)室中,通(tong)过测量(liang)将高等(deng)级标(biao)准气(qi)的量(liang)值关系传(chuan)递给较低等(deng)级的标(biao)准气(qi)体;

红外(wai)光谱定量(liang)测(ce)量(liang),具有良好的(de)测(ce)量(liang)稳定性和(he)测(ce)量(liang)准确度(du);

       利用多种温室气体在(zai)中红外波(bo)段的较强吸收(shou),通过光谱数(shu)据(ju)的拟合计算其大(da)(da)气(qi)含量(liang),在(zai)不使(shi)用(yong)任何校准(zhun)气(qi)体校准(zhun)的情况下,测(ce)量(liang)准(zhun)确(que)度即可达到(dao)1-5%。当使(shi)用(yong)高等级校准(zhun)气(qi)体(NIST、CMDL、GASLAB等)校准(zhun)后,对CO2、CO、CH4、N2O的测(ce)量(liang)精度和(he)准(zhun)确(que)度,可完全达到(dao)甚至超过世界气(qi)象组织全球(qiu)大(da)(da)气(qi)观(guan)测(ce)计划(WMO-GAW)公布(bu)的数(shu)据(ju)质(zhi)量(liang)要求。

       由(you)于仪器运(yun)行(xing)性能稳定,并且可(ke)对光谱(pu)数据进(jin)行(xing)再解析计算,因此,在长期连续观测中(zhong),不需(xu)要使用昂贵的标准(zhun)(zhun)气(qi)(qi)进(jin)行(xing)频繁(fan)的校准(zhun)(zhun),每天只用参(can)照气(qi)(qi)(洁净空(kong)气(qi)(qi))进(jin)行(xing)检查测试即(ji)可(ke)。

       已(yi)有比对观测数据显示,使用同等级校(xiao)准气体(ti)的(de)情况下,UoW FTIR型温室气体(ti)在线分(fen)析仪测量结(jie)果(guo)与其他方法的(de)线性(xing)拟合(he)度(du)高,测量结(jie)果(guo)的(de)可比性(xing)好。

全自动运行(xing),可遥控,维护(hu)成本低、消耗(hao)量少(shao);

* 一台仪(yi)器(qi)同时(shi)测量多种温室气体浓度及其稳定同位素比,综合运(yun)行(xing)成本低(di);

* 无需液(ye)氮(dan)或深(shen)冷(leng)除湿(shi);

* 随(sui)机携带采(cai)样气体干燥器(qi)和(he)多进样口;

* 全自动运行(xing),并可(ke)通过(guo)网络遥控(kong)运行(xing);

仪器(qi)组成:

* 样品进样系(xi)统,完成样品处(chu)理、进样口选择、测量腔(qiang)的排空和吹扫过程;

* FTIR光谱仪,记录气体样品的红外光谱;

* 光谱解(jie)析处理系统,完成(cheng)对测(ce)量(liang)光谱的定(ding)量(liang)计算,并(bing)实(shi)时(shi)显示(shi)结果;

* 记(ji)录(lu)系统,用于记(ji)录(lu)测量结(jie)果、仪器参数等,并形成(cheng)一个可读的(de)文本文件(jian)。


仪(yi)器硬件(jian)系(xi)统:

* 机箱:恒温控制,以提高测量的(de)稳定性;

* 样(yang)品进样(yang)系统有4个(ge)进样(yang)管路(lu),均(jun)可利用Nafion滤膜和(he)Mg(CLO4)对样(yang)气进行干燥处理;

* 由计算机控制进/出(chu)测量腔的流(liu)量、电磁阀(fa)、真空泵(beng),以及压力、温度和流(liu)量的测量等;

* 样品进样系统还可提供12路(lu)外部事(shi)件开(kai)关控制接口,最(zui)多可同(tong)时控制12路(lu)电磁阀工作(zuo);可提供8路(lu)外部模拟(ni)/数字(zi)信号输入端接口,用于采集流量、气(qi)压、温度(du)等辅助(zhu)信息;

* FTIR光(guang)谱(pu)仪分辨率:0.5或1 cm-1。配有(you)Bruker IR 光(guang)源(yuan),和电子(zi)冷却(que)的MCT(碲镉化汞)检测器(qi)(频(pin)率范围在1800-5000cm-1),多光(guang)程气体测量(liang)腔的光(guang)程长度为(wei)24m,容(rong)积为(wei)3.5L;

* 电脑全自(zi)动(dong)控制,实(shi)时(shi)测量、显(xian)示和记录观测结果,正常运行时(shi)无需(xu)人员干(gan)预(yu);

* 外(wai)部运(yun)行环境及条件(jian):

* 工作(zuo)环境:10-30℃,<90%RH;

* 电(dian)源(yuan)供应:220VAC,50Hz,500VA;

* 气(qi)体(ti)供应:吹扫(sao)用高纯氮(dan)气(qi)(N2)(0.2L min-1, 2m3 week-1)和标(biao)准(zhun)气(qi)体(ti)。

软件说明:
       软件(jian)基于工业(ye)标(biao)准语言(Visual Basic)编写。软件(jian)程(cheng)序控制各个实验周(zhou)期,每个周(zhou)期包括吹(chui)扫、进样、测(ce)量光(guang)谱、光(guang)谱解(jie)析(xi)、显示(shi)观测(ce)结(jie)果和生成记录文件(jian)。可以人为修改周(zhou)期程(cheng)序并(bing)定义连续的重(zhong)复测(ce)量序列(lie),还可以通过windows远(yuan)程(cheng)桌(zhuo)面(mian)控制连接实现远(yuan)程(cheng)控制。软件(jian)主要功(gong)能如下:

* 控制样品进(jin)样系统工作,包括控制测(ce)量腔的排空(kong)、吹(chui)扫(sao),进(jin)气管线(xian)的切换,压力、温度和流量的测(ce)量和记录等(deng);

* 控制光(guang)谱仪采集光(guang)谱数据;

* 在线(xian)定量解析(xi)光(guang)谱数据(ju);

* 实时显示测量结果;

* 生(sheng)成观测记(ji)录文件(jian)(csv格式);

* 按照设定的测量周期,执行24hr连续运(yun)行;

* 周期性(xing)维护操作(测量背景光谱和(he)参照(zhao)气或标准气光谱);

* 通过网络实现远(yuan)程控制。

技(ji)术(shu)指标(biao):

测量物种

* CO2、CO、CH4、N2O的大(da)气浓度;

* CO2中δ13C;

时(shi)间分(fen)辨(bian)率:

对于所有物种, 1-60分钟(zhong)(测量精度(du)与时间分辨率互为消长)

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> 温室气体

         温(wen)室气(qi)(qi)体(ti)是大气(qi)(qi)中一些具有(you)红(hong)外辐射(she)活性的微量气(qi)(qi)体(ti),包括二氧(yang)化(hua)碳、甲烷(wan)、氧(yang)化(hua)亚氮、氟利(li)昂、水汽等30余(yu)种(类)。温(wen)室气(qi)(qi)体(ti)对(dui)太阳短波(bo)(bo)辐射(she)透明(ming),却对(dui)太阳和地球(qiu)表面的长波(bo)(bo)(红(hong)外)辐射(she)有(you)明(ming)显(xian)的吸收作用,因而(er),温(wen)室气(qi)(qi)体(ti)对(dui)地球(qiu)大气(qi)(qi)的增温(wen)作用十分明(ming)显(xian)。如果没(mei)有(you)温(wen)室气(qi)(qi)体(ti),全(quan)球(qiu)大气(qi)(qi)平均(jun)温(wen)度会从目(mu)前的15℃降(jiang)至零下19℃。

        自19世纪(ji)的工业革命以来,人类向大(da)(da)气(qi)(qi)中(zhong)(zhong)排(pai)放了(le)大(da)(da)量(liang)温(wen)室(shi)气(qi)(qi)体(ti)。到(dao)2005年,全球大(da)(da)气(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的二氧化(hua)(hua)碳、甲(jia)烷、氧化(hua)(hua)亚氮浓(nong)度(du),已经分别(bie)由工业革命初期的280 ppm、715 ppb、270 ppb上升到(dao)379 ppm、1774 ppb和(he)319 ppb,同期全球平均气(qi)(qi)温(wen)上升了(le)0.74℃。如果(guo)温(wen)室(shi)气(qi)(qi)体(ti)保持目前的增长速度(du),到(dao)本(ben)世纪(ji)末(mo),全球平均温(wen)度(du)将升高1.1-6.4℃。全球气(qi)(qi)候变(bian)化(hua)(hua)将给人类的生(sheng)存环(huan)(huan)境带来严重影(ying)响,如气(qi)(qi)候异(yi)常、海(hai)平面升高、冰川退缩(suo)、冻(dong)土融(rong)化(hua)(hua)、生(sheng)物(wu)多样性(xing)及分布发生(sheng)重大(da)(da)改变(bian),等(deng)(deng)等(deng)(deng)。为了(le)人类免受气(qi)(qi)候变(bian)暖的威胁,防止(zhi)人类生(sheng)存环(huan)(huan)境进(jin)一步(bu)恶化(hua)(hua),需要(yao)对大(da)(da)气(qi)(qi)中(zhong)(zhong)主要(yao)温(wen)室(shi)气(qi)(qi)体(ti)的浓(nong)度(du)及其变(bian)化(hua)(hua)进(jin)行(xing)系统的长期监测(ce)、研究,以利于全人类采取共同行(xing)动减少温(wen)室(shi)气(qi)(qi)体(ti)的排(pai)放。

MALT 5 – 光(guang)谱解(jie)析软件:
        MALT5 是(shi)一(yi)款(kuan)模(mo)拟和(he)匹配(pei)红(hong)(hong)外(wai)光谱的(de)软件(jian),尤其是(shi)针对气象傅里叶变换(huan)红(hong)(hong)外(wai)光谱。有两种(zhong)模(mo)式(shi):

* 模(mo)拟(ni)模(mo)式:MALT结合(he)测量仪器的线性(ILS)计算气体混合(he)物的传(chuan)输、吸(xi)(xi)收(shou)和发射光谱。样品可能包含(han)不(bu)(bu)止一个吸(xi)(xi)收(shou)层(ceng),而不(bu)(bu)同(tong)的吸(xi)(xi)收(shou)层(ceng)有不(bu)(bu)同(tong)的构成(cheng)、温(wen)度和压(ya)力。

* 匹配模式(shi):通过(guo)不断地(di)迭代计(ji)(ji)算(suan),使(shi)得测(ce)量光谱(pu)和计(ji)(ji)算(suan)光谱(pu)的均方差最(zui)小(xiao),从(cong)而得到匹配的光谱(pu)计(ji)(ji)算(suan)结果。

计算说明:
        光(guang)谱(pu)计(ji)算(suan)一般基(ji)于HITRAN线(xian)(xian)性参(can)数(shu)(shu)数(shu)(shu)据(ju)库(ku);HITRAN提供(gong)一系(xi)列的(de)(de)(de)谱(pu)线(xian)(xian)位置、峰(feng)(feng)强、峰(feng)(feng)宽、压(ya)力转换和温(wen)度(du)的(de)(de)(de)信(xin)息(具体(ti)可(ke)以参(can)照www.hitran.com)。 MALT计(ji)算(suan)真实的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)收系(xi)数(shu)(shu),包括从(cong)上述数(shu)(shu)据(ju)库(ku)中想要得(de)到(dao)的(de)(de)(de)温(wen)度(du)和压(ya)力下的(de)(de)(de)分(fen)(fen)子吸(xi)(xi)收系(xi)数(shu)(shu);然后通(tong)过吸(xi)(xi)收系(xi)数(shu)(shu)模拟(ni)测量(liang)得(de)到(dao)的(de)(de)(de)光(guang)谱(pu)。对于气体(ti),由于缺(que)乏(fa)线(xian)(xian)性参(can)数(shu)(shu)数(shu)(shu)据(ju),经过定量(liang)的(de)(de)(de)参(can)考光(guang)谱(pu)可(ke)以用于计(ji)算(suan)吸(xi)(xi)收系(xi)数(shu)(shu),且分(fen)(fen)辨率高于基(ji)于样品光(guang)谱(pu)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)辨率。

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