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六种痕量气体同步高频在线监测仪

简要描述:痕量温室气体高频在线监测仪采用可调谐红外激光直接吸收光谱(TILDAS)技术,在中红外波长段探测分子显著的指纹跃迁频率。采用像散型多光程吸收池技术——其光路可达76m甚至更长(210m),进一步提高了灵敏度。

  • 产品型号:AERODYNE
  • 厂商性质:生产厂家
  • 更新时间:2024-01-12
  • 访  问  量:1151

产品分类

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详细介绍

    N2O、NH3、CH4、O3作为非二氧化碳(CO2)的温室气体,大气中CH4和N2O浓度远小于CO2,但增温潜势分别是CO2的25倍和310倍,N2O参与大气中光化学反应,破坏臭氧层。637998236539373684155.jpg大气中温室气体体积分数的年变化量都非常小,CH4年变化量约为14×10-9,N2O年变化量约为0.8×10-9。因此,需要高灵敏度的气体检测方法来实现对大气中温室气体的监测。

    氨气(NH3)作为大气中的碱性气体,极易和大气中的SO2和NOX反应形成二次无机气溶胶,是很多城市大气颗粒物,也就是雾霾的主要元凶之一.

    所以,同时监测大气中NH3、O3、CO2、CH4、N2O、H2O浓度和涡度通量是生态系统痕量气体通量变化、大气污染物运移研究中的重要工具。

    Aerodyne痕量温室气体高频在线监测仪可实现连续、高频(10Hz)在线测量NH3、O3、CO2、CH4、N2O、H2O等六种痕量气体,无干扰与化学反应的发生。指纹跃迁频率光谱的稳定性保证测量的精度与很高的分辨率(ppt),可实现稳定的闭路涡度痕量温室气体通量数据的精确测量。

    测量原理

    痕量温室气体高频在线监测仪采用可调谐红外激光直接吸收光谱(TILDAS)技术,在中红外波长段探测分子显著的指纹跃迁频率。采用像散型多光程吸收池技术——其光路可达76m甚至更长(210m),进一步提高了灵敏度。

    直接吸收光谱法,可以实现痕量气体浓度的快速测量(<1s),而且不需要复杂的校准步骤。此外,采用TILDAS技术,可不受其他分子的干扰,能够得到非常精准的检测,检测限达ppt级别,测量频率可达10Hz。

    六种痕量气体同步测量

    激光器L1测量:NH3、O3、CO2,激光器L2测量:CH4、N2O、H2O

    激光器L1光谱图

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    激光器L2光谱图

 

    一天时间跨度六种痕量气体同步测量数据曲线图

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    二天时间跨度六种痕量气体同步测量数据曲线图

    10Hz高频测量,

    该系统同步监测六种痕量温室气体所采用的激光谱线图,采用双激光配置,10Hz高频数据采集

1.jpg

    左下角中间数据框第二行代表数据采集时间(0.1s)及采样频率10Hz

    检测限达ppt级

637998239207609263260.jpg

    六种痕量气体实时检测浓度观测窗口。

    粘性气体活性钝化功能

1.jpg

    对于粘性气体NH3的测量,AERODYNE具有针对性的前端进气处理装置,其上采用两种方法降低NH3的管路吸附以及由于去除过滤器造成的检测腔容易进入灰尘颗粒的问题和提高NH3通量测量的采样时间,高频率通量测量的数据损失降低:

    一、防吸附物质的添加,占据管路等的表面位置,使NH3不能粘附在表面上。

    二、活性钝化系统,可以使粘性气体NH3、HONO通量测量的时间更快,高频率通量测量的损失量降到更低。

1.jpg

    如图示在系统加入上述措施后粘性气体HONO与非粘性气体NO2同时测量状态下,气体浓度的采集时间是同步的。

    主机技术参数:

    测量精度:

    L1激光器(1046cm-1(1σ))1s/100s:

    NH3:50ppt/15ppt;O3:400ppt/100ppt;CO2:0.25ppm/0.06ppm;

    L2激光器(1275cm-1(1σ))1s/100s:

    N2O:80ppt/20ppt;CH4:400ppt/100ppt;H2O:10ppm/5ppm;

    测量量程:

    NH3:0-30ppmO3:0-30ppmCO2:0-30%

    N2O:0-30ppmCH4:0-200ppmH2O:0-30%

    响应时间:10Hz(1-10Hz可调)

    操作温度:10-35℃空气湿度:5%~95%

    采样速率:0-20slpm

    数据输出:RS232、USB和以太网

    外形尺寸:560mm×770mm×640mm(W×D×H)

    重量:75Kg

    电源要求:250-500W、120/240VAC、50/60Hz(不包含吸气泵)

    产地:美国AERODYNE公司

    应用案例:

    1.泥炭地表层大气中氨交换测量-基于QCL激光器的涡流协方差方法和推理建模

    Surface–atmosphereexchangeofammoniaoverpeatlandusingQCL-basededdy-covariancemeasurementsandinferentialmodeling

    UndineZöll,ChristianBrümmer,FrederikSchrader,ChristofAmmann,AndreasIbrom,ChristopheR.Flechard,DavidD.Nelson,MarkZahniser,andWernerL.Kutsch

    Atmos.Chem.Phys.,16,11283–11299,2016

    ww.atmos-chem-phys.ne/16/11283/2016/

    doi:10.5194/acp-16-11283-2016

    ©Author(s)2016.CCAttribution3.0License.

1.jpg

    对比实测和建模的日平均NH3通量(上面板所示)和累积NH3通量(下面板所示)基于测量过程中每半小时的数据。竖线表示阶段II、III、IV的开始。

    2.集约放牧区排放:量化和缓解

    PaddockScaleNitrousOxideEmissionsfromIntensivelyGrazedPasture:QuantificationandMitigation

    Presentedby:

    AnneRoswithaWecking

    MasterofScience,LeibnizUniversityHanover,2021.

2.png

    不同时空尺度下土壤FN2O的驱动和过程。颜色区域(蓝色到橙色)表示当前的了解水平。框图(编号1-4)显示了测量土壤N2O交换常用的不同技术。2号框图和3号框图(粗体)区分了本论文使用的两种测量方法(chambers/EC)。

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