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温室气体监测

UoW FTIR 温室气体在线分析仪

产品中心

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(qi)简介:

       UoW FTIR型温(wen)室(shi)气体(ti)在(zai)线分(fen)析仪由澳大利亚Wollongong大学研发,由Ecotech合作生产,并提(ti)供全球范围内的(de)(de)分(fen)销(xiao)及符(fu)合ISO9001标准的(de)(de)售后(hou)服务。UoW FTIR型温(wen)室(shi)气体(ti)在(zai)线分(fen)析仪应(ying)用(yong)多光程—傅里叶红外变换(FTIR)光谱测(ce)(ce)量解析技术和(he)高性能红外检(jian)测(ce)(ce)元器件,结(jie)合了完(wan)善的(de)(de)控制软件系(xi)统,能够全自动地运(yun)行,在(zai)线连(lian)续测(ce)(ce)量环境大气(或其他(ta)种类的(de)(de)混合气体(ti))中多种温(wen)室(shi)气体(ti)成分(fen)的(de)(de)浓度及其稳定同位素比率(lv),运(yun)行成本低,适于长期连(lian)续观测(ce)(ce)。也(ye)可以(yi)根据用(yong)户需求,相应(ying)的(de)(de)改变配(pei)置,测(ce)(ce)量其他(ta)种类的(de)(de)痕量气体(ti)。
       自第(di)一台UoW FTIR型温(wen)室气体在(zai)线分析仪(yi)投入现场观测(ce)(ce)(ce)应用以来,10余年间,在(zai)全球(qiu)已(yi)有(you)多个用户将本(ben)仪(yi)器用于环境大(da)(da)(da)气和(he)本(ben)底地区大(da)(da)(da)气的(de)温(wen)室气体观测(ce)(ce)(ce),并开发了温(wen)室气体以外的(de)测(ce)(ce)(ce)量(liang)功能。这些用户包括: 中(zhong)国(guo)(guo)气象局(CMA)、大(da)(da)(da)连市(shi)环境监测(ce)(ce)(ce)中(zhong)心站、澳(ao)大(da)(da)(da)利亚核(he)科学(xue)技术组织(ANSTO)、澳(ao)大(da)(da)(da)利亚的(de)卧龙岗大(da)(da)(da)学(xue)(University of Wollongong)、墨尔本(ben)大(da)(da)(da)学(xue)( University of Melbourne)、公共财富科学(xue)与工业研(yan)究(jiu)组织(CSIRO)、科学(xue)与技术组织(ANSTO),新西兰的(de)国(guo)(guo)家水和(he)大(da)(da)(da)气研(yan)究(jiu)所(NIWA),德国(guo)(guo)的(de)海德堡大(da)(da)(da)学(xue)(University of Heidelberg )、不(bu)来梅大(da)(da)(da)学(xue)(University of Bremen)、马(ma)克斯·普朗克学(xue)会(MPG),韩国(guo)(guo)国(guo)(guo)家标准研(yan)究(jiu)所(Korean Standards Institute )等。
背景介绍:
       温(wen)(wen)室(shi)气(qi)(qi)体(ti)(ti)是大(da)气(qi)(qi)中一(yi)些(xie)具有红外辐射(she)活性(xing)的微量气(qi)(qi)体(ti)(ti),包括二氧化(hua)碳、甲烷、氧化(hua)亚氮(dan)、氟利昂、水汽等30余种(类(lei)(lei))。温(wen)(wen)室(shi)气(qi)(qi)体(ti)(ti)对太阳短波辐射(she)透(tou)明(ming),却对太阳和地(di)球(qiu)表面(mian)(mian)的长波(红外)辐射(she)有明(ming)显(xian)的吸收作用(yong),因而,温(wen)(wen)室(shi)气(qi)(qi)体(ti)(ti)对地(di)球(qiu)大(da)气(qi)(qi)的增温(wen)(wen)作用(yong)十分明(ming)显(xian)。全球(qiu)气(qi)(qi)候变(bian)化(hua)将(jiang)给(ji)人(ren)类(lei)(lei)的生存环(huan)境带来严重(zhong)影响,如气(qi)(qi)候异常(chang)、海平(ping)面(mian)(mian)升高(gao)、冰川退缩、冻土融化(hua)、生物(wu)多样性(xing)及分布发生重(zhong)大(da)改(gai)变(bian),等等。

仪器特点:

同(tong)时在线(xian)测量(liang)多种温室气体的浓(nong)度及其稳定同(tong)位素比(bi),应用方式广(guang)泛(fan)、多样;

同时测定CO2、CO、CH4、N2O的大(da)气浓度,以及(ji)CO2中(zhong)δ13C;

* 可以一路(lu)或(huo)多(duo)路(lu)连续进样,测量多(duo)种温(wen)室气(qi)体浓度及其稳(wen)定同位素比;

* 在测(ce)量(liang)塔不(bu)同高度采集样品,进行温室(shi)气体(包括CO2中δ13C)的垂直(zhi)廓线(xian)测(ce)量(liang);

* 可车载连续监测;

* 连接静态箱(xiang)进(jin)行土壤中温室(shi)气体(ti)的通量测量;

* 在(zai)实验(yan)室中批(pi)量(liang)测量(liang)采样(yang)瓶(ping)或采样(yang)袋中的(de)空气样(yang)品;

* 标准传(chuan)递(di)测(ce)(ce)量:在实验(yan)室(shi)中,通(tong)过测(ce)(ce)量将高等级标准气(qi)的(de)量值关系(xi)传(chuan)递(di)给较低等级的(de)标准气(qi)体;

红外光谱定(ding)量(liang)测(ce)量(liang),具有良好的测(ce)量(liang)稳定(ding)性和测(ce)量(liang)准(zhun)确度;

       利用多种(zhong)温室气体(ti)在(zai)中红外波(bo)段的(de)较强吸收,通过光(guang)谱数据的(de)拟合计算(suan)其大气(qi)含(han)量,在不使用(yong)任何校准(zhun)(zhun)(zhun)气(qi)体(ti)校准(zhun)(zhun)(zhun)的(de)情况下(xia),测(ce)(ce)量准(zhun)(zhun)(zhun)确(que)度即可(ke)达到1-5%。当(dang)使用(yong)高(gao)等级(ji)校准(zhun)(zhun)(zhun)气(qi)体(ti)(NIST、CMDL、GASLAB等)校准(zhun)(zhun)(zhun)后,对CO2、CO、CH4、N2O的(de)测(ce)(ce)量精度和准(zhun)(zhun)(zhun)确(que)度,可(ke)完全(quan)达到甚至超过世界气(qi)象组(zu)织(zhi)全(quan)球大气(qi)观测(ce)(ce)计划(WMO-GAW)公(gong)布的(de)数据质量要求。

       由(you)于仪器(qi)运行性能稳定,并且可对光谱(pu)数据(ju)进行再解析计算,因此,在长期连续观测(ce)中,不需(xu)要(yao)使用昂贵的(de)(de)标准(zhun)气(qi)(qi)进行频繁的(de)(de)校准(zhun),每天只用参(can)照气(qi)(qi)(洁净空气(qi)(qi))进行检查测(ce)试即可。

       已有比(bi)对观测数据显(xian)示,使用同等级校准气(qi)体(ti)(ti)的(de)(de)情况下,UoW FTIR型温室气(qi)体(ti)(ti)在线分析仪测量结(jie)果与(yu)其他方法的(de)(de)线性拟(ni)合度高,测量结(jie)果的(de)(de)可(ke)比(bi)性好。

全自(zi)动运行,可遥(yao)控,维护成本低(di)、消耗量少;

* 一(yi)台仪器同时(shi)测量多种温室气体浓(nong)度及其(qi)稳定同位素比,综合运行(xing)成本低;

* 无需液氮或深冷除(chu)湿(shi);

* 随机(ji)携带采样气体干燥器和多进(jin)样口;

* 全自(zi)动运行(xing),并可通(tong)过网(wang)络遥控运行(xing);

仪器组(zu)成:

* 样品进样系(xi)统,完成样品处理、进样口选择(ze)、测量腔的排空和吹扫(sao)过程;

* FTIR光(guang)谱仪,记录气(qi)体(ti)样(yang)品(pin)的红外(wai)光(guang)谱;

* 光(guang)谱解析(xi)处理系统,完(wan)成对测量光(guang)谱的定(ding)量计算(suan),并实时显示结果;

* 记录系统(tong),用于记录测量结果、仪器参数等,并形成一(yi)个可读(du)的文本(ben)文件。


仪器(qi)硬件(jian)系统:

* 机箱(xiang):恒温控制,以(yi)提高测量的(de)稳(wen)定性;

* 样(yang)品进(jin)样(yang)系统有4个进(jin)样(yang)管(guan)路,均可利用Nafion滤膜和Mg(CLO4)对样(yang)气进(jin)行干燥(zao)处理(li);

* 由计(ji)算(suan)机(ji)控制进/出测量(liang)(liang)腔(qiang)的流量(liang)(liang)、电磁阀、真空泵,以及(ji)压力、温度(du)和(he)流量(liang)(liang)的测量(liang)(liang)等;

* 样(yang)品进样(yang)系(xi)统还可(ke)(ke)提(ti)供(gong)12路(lu)外(wai)部事(shi)件开关控制(zhi)接(jie)口(kou),最(zui)多可(ke)(ke)同时控制(zhi)12路(lu)电磁阀工作;可(ke)(ke)提(ti)供(gong)8路(lu)外(wai)部模拟/数字信号输入端接(jie)口(kou),用于(yu)采集流(liu)量(liang)、气压(ya)、温度等辅助信息;

* FTIR光(guang)谱仪(yi)分辨率(lv):0.5或1 cm-1。配有Bruker IR 光(guang)源,和电子冷却的MCT(碲镉化汞)检测(ce)器(qi)(频率(lv)范围在1800-5000cm-1),多光(guang)程(cheng)(cheng)气(qi)体测(ce)量腔的光(guang)程(cheng)(cheng)长(zhang)度为(wei)24m,容(rong)积为(wei)3.5L;

* 电脑全自动(dong)控制,实时(shi)测量(liang)、显示(shi)和记录观(guan)测结(jie)果,正常(chang)运行时(shi)无需人(ren)员(yuan)干预;

* 外部运行环境(jing)及条件:

* 工作环境:10-30℃,<90%RH;

* 电源供(gong)应:220VAC,50Hz,500VA;

* 气体(ti)供应:吹(chui)扫用高(gao)纯氮气(N2)(0.2L min-1, 2m3 week-1)和标(biao)准气体(ti)。

软件(jian)说明:
       软件基(ji)于工(gong)业标准语言(Visual Basic)编写(xie)。软件程序(xu)控(kong)制各个实(shi)验(yan)周期(qi),每个周期(qi)包(bao)括吹(chui)扫、进样、测(ce)(ce)量光(guang)谱、光(guang)谱解析(xi)、显示观测(ce)(ce)结(jie)果和生成(cheng)记(ji)录文(wen)件。可以(yi)人为修改周期(qi)程序(xu)并定义连(lian)续的重复测(ce)(ce)量序(xu)列,还(hai)可以(yi)通过windows远程桌(zhuo)面控(kong)制连(lian)接实(shi)现远程控(kong)制。软件主要功(gong)能如下:

* 控制样品进(jin)样系统工作,包括控制测(ce)量腔的(de)(de)排空(kong)、吹扫,进(jin)气管线的(de)(de)切换(huan),压力(li)、温度和流量的(de)(de)测(ce)量和记录(lu)等;

* 控制(zhi)光谱(pu)仪采(cai)集光谱(pu)数据;

* 在线定量(liang)解析光谱(pu)数(shu)据;

* 实时显示测(ce)量结果;

* 生成观测记录(lu)文件(csv格式);

* 按照设(she)定的(de)测量(liang)周期(qi),执行(xing)(xing)24hr连续(xu)运(yun)行(xing)(xing);

* 周期性维护操作(测量背景光谱(pu)和参照气或标准气光谱(pu));

* 通过(guo)网(wang)络实现远程控制。

技术指标:

测量物(wu)种

* CO2、CO、CH4、N2O的大气浓度;

* CO2中δ13C;

时(shi)间分辨(bian)率:

对于所有物种, 1-60分(fen)钟(测量精度与时间分(fen)辨率互为消(xiao)长)

更(geng)多信(xin)息
> 温(wen)室气体(ti)

         温室(shi)(shi)气(qi)(qi)体是大(da)气(qi)(qi)中(zhong)一(yi)些具(ju)有(you)(you)红外辐射(she)(she)活(huo)性的微量(liang)气(qi)(qi)体,包括二氧(yang)化(hua)碳、甲(jia)烷(wan)、氧(yang)化(hua)亚(ya)氮、氟(fu)利昂、水汽等30余种(类(lei))。温室(shi)(shi)气(qi)(qi)体对(dui)太阳短波辐射(she)(she)透明(ming),却(que)对(dui)太阳和地(di)球表面的长波(红外)辐射(she)(she)有(you)(you)明(ming)显(xian)的吸收作(zuo)用(yong),因而(er),温室(shi)(shi)气(qi)(qi)体对(dui)地(di)球大(da)气(qi)(qi)的增(zeng)温作(zuo)用(yong)十分明(ming)显(xian)。如果没有(you)(you)温室(shi)(shi)气(qi)(qi)体,全球大(da)气(qi)(qi)平(ping)均温度会(hui)从目前的15℃降至零下19℃。

        自(zi)19世(shi)纪的(de)(de)(de)工业革命(ming)以(yi)来,人类(lei)(lei)向大(da)气(qi)(qi)中排放了大(da)量温(wen)室气(qi)(qi)体(ti)。到(dao)(dao)2005年,全(quan)(quan)球大(da)气(qi)(qi)中的(de)(de)(de)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳、甲烷、氧(yang)化(hua)(hua)亚氮浓度(du)(du),已经分别由工业革命(ming)初期的(de)(de)(de)280 ppm、715 ppb、270 ppb上升(sheng)到(dao)(dao)379 ppm、1774 ppb和(he)319 ppb,同期全(quan)(quan)球平(ping)均(jun)气(qi)(qi)温(wen)上升(sheng)了0.74℃。如果温(wen)室气(qi)(qi)体(ti)保(bao)持目前的(de)(de)(de)增长速(su)度(du)(du),到(dao)(dao)本世(shi)纪末(mo),全(quan)(quan)球平(ping)均(jun)温(wen)度(du)(du)将升(sheng)高(gao)1.1-6.4℃。全(quan)(quan)球气(qi)(qi)候变(bian)化(hua)(hua)将给人类(lei)(lei)的(de)(de)(de)生存环境带(dai)来严重影(ying)响,如气(qi)(qi)候异常、海平(ping)面(mian)升(sheng)高(gao)、冰川(chuan)退缩、冻(dong)土(tu)融化(hua)(hua)、生物(wu)多样性及(ji)分布发生重大(da)改(gai)变(bian),等(deng)等(deng)。为(wei)了人类(lei)(lei)免受(shou)气(qi)(qi)候变(bian)暖(nuan)的(de)(de)(de)威胁,防止人类(lei)(lei)生存环境进一步恶化(hua)(hua),需要对(dui)大(da)气(qi)(qi)中主(zhu)要温(wen)室气(qi)(qi)体(ti)的(de)(de)(de)浓度(du)(du)及(ji)其变(bian)化(hua)(hua)进行系(xi)统的(de)(de)(de)长期监测(ce)、研究(jiu),以(yi)利于全(quan)(quan)人类(lei)(lei)采取共(gong)同行动减少(shao)温(wen)室气(qi)(qi)体(ti)的(de)(de)(de)排放。

MALT 5 – 光(guang)谱解析软件:
        MALT5 是(shi)(shi)一款模拟和(he)匹配红外光(guang)谱(pu)的软件,尤其(qi)是(shi)(shi)针对(dui)气象傅里叶变(bian)换红外光(guang)谱(pu)。有(you)两种(zhong)模式:

* 模拟模式:MALT结合测(ce)量仪(yi)器的(de)(de)线(xian)性(xing)(ILS)计算气(qi)体混合物的(de)(de)传输、吸(xi)收和发射(she)光(guang)谱。样品可能包含(han)不(bu)(bu)止一个吸(xi)收层,而(er)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)吸(xi)收层有(you)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)构成、温(wen)度和压(ya)力(li)。

* 匹(pi)配(pei)模(mo)式(shi):通过不断地迭代计算(suan),使得(de)测(ce)量光(guang)谱和计算(suan)光(guang)谱的均方差最小(xiao),从(cong)而得(de)到匹(pi)配(pei)的光(guang)谱计算(suan)结果。

计(ji)算说明:
        光谱(pu)计算一(yi)般基于(yu)HITRAN线(xian)性(xing)参(can)数(shu)(shu)(shu)数(shu)(shu)(shu)据(ju)库;HITRAN提供一(yi)系(xi)列(lie)的(de)(de)(de)谱(pu)线(xian)位置、峰(feng)强、峰(feng)宽、压力转换和(he)温度的(de)(de)(de)信息(具体可(ke)以参(can)照www.hitran.com)。 MALT计算真实的(de)(de)(de)吸(xi)收系(xi)数(shu)(shu)(shu),包(bao)括从上述数(shu)(shu)(shu)据(ju)库中(zhong)想要得到的(de)(de)(de)温度和(he)压力下的(de)(de)(de)分(fen)(fen)子吸(xi)收系(xi)数(shu)(shu)(shu);然后通过吸(xi)收系(xi)数(shu)(shu)(shu)模拟测量得到的(de)(de)(de)光谱(pu)。对于(yu)气体,由(you)于(yu)缺(que)乏线(xian)性(xing)参(can)数(shu)(shu)(shu)数(shu)(shu)(shu)据(ju),经过定量的(de)(de)(de)参(can)考光谱(pu)可(ke)以用(yong)于(yu)计算吸(xi)收系(xi)数(shu)(shu)(shu),且分(fen)(fen)辨(bian)率高于(yu)基于(yu)样品光谱(pu)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)辨(bian)率。

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