【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】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(TDLAS)測量大氣溫室氣體通量方面取得新進展，相關研究以《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》為題發(fā)表在國際知名期刊Optics Express上。
大氣中主要的溫室氣體有4種：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)和水蒸氣(H2O)，減少大氣層中溫室氣體濃度的方法之一就是通過土壤和植被保存碳元素。2020年我國在七十五屆聯(lián)合國大會上作出的“碳達峰、碳中和”的承諾，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。為了解陸地生態(tài)系統(tǒng)對碳元素的吞吐情況，科學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。而基于可調(diào)諧激光吸收光譜渦度相關監(jiān)測技術與設備是生態(tài)系統(tǒng)碳源匯及其碳收支過程通量觀測的重要手段，其具有高靈敏度、高精度、高選擇性，以及響應速度快等優(yōu)點。渦度相關氣體通量監(jiān)測技術又分為開放光路式和閉路式兩種，開放光路是一種原位測量，相比于閉路式測量，具有更低的系統(tǒng)功耗和重量。然而傳統(tǒng)開放光路多通池長時間工作在野外環(huán)境中，存在鏡片鍍膜層容易被污染和腐蝕等問題。
針對上述問題，團隊成員陳家金副研究員、梅教旭副研究員、古明思博士研究生等人，首次提出反面鍍膜的防腐蝕、防污染開放光路多通池的設計，有效避免了外界環(huán)境對鏡片膜層的污染和腐蝕，并將該設計應用于大氣溫室氣體CO2和H2O的通量監(jiān)測設備中，提高了開放光路系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性和耐用性。同時利用該設備在江蘇省揚州市江都區(qū)馬凌村良種場試驗基地，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，獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果與國際上主流商業(yè)儀器獲得數(shù)據(jù)結(jié)果具有非常好的一致性。
該研究工作得到國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學基金等項目的資助。
開放式TDLAS通量測量設備原理圖
現(xiàn)場測試照片和24小時與商業(yè)儀器濃度對比
連續(xù)25天 (a) CO2 (b) H2O通量結(jié)果對比
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