AERODYNE 痕量气体移动测量技术（车载、船载、机载）

    AERODYNE痕量气体移动测量技术（车载、船载、机载）

AERODYNE粘性气体监测系统测量原理及优势

AERODYNE粘性气体监测系统使用可调谐红外激光直接吸收光谱(TILDAS)，在中红外波长段，来探测分子最显著的指纹跃迁频率。采用像散型多光程吸收池技术（获得专利）——其光路可达76m甚至更长，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。

1.1                      车载应用：天然气设施甲烷排放：用示踪剂流量比法测量两个美国天然气生产盆地

   Aerodyne移动实验室使用阶梯面包车和小型AML(MinAML)货运面包车支持成套的气象和分析设备。每辆车都配备了GPS和风监测器，并连续采样环境空气中的甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、示踪剂释放气体一氧化二氮(N2O)和乙炔(C2H2)以及其他痕量气体。随行的示踪剂释放车配备了运输、释放和记录示踪剂气流的设备。甲烷和示踪剂测量是使用Aerodyne 研究公司的可调谐红外激光直接吸收光谱(Tildas)痕量气体监视器进行的。示踪剂释放的定位和测量仅限于公共道路。

使用双示踪剂流量比方法量化了工业部门天然气设施样本的甲烷(CH4)排放量。测量是在阿肯色州费耶特维尔页岩区(FV，2015年9月至10月，53个设施)和科罗拉多州丹佛-朱利斯堡盆地(DJ，2014年11月，21个设施)内的研究区域进行的。计算了不同类型设施的甲烷排放率分布，并与覆盖美国更广泛地理区域的结果进行了统计比较(Allen等人，2013年，Mitchell等人，2015年)。与这些多流域结果相比，DJ采集站的排放率(kg·CH4·hr-1)较低，而FV采集点和生产地点在统计上无法区分。然而，FV采集站吞吐量归一化排放量在统计上低于多流域结果(0.19%比0.44%)。这意味着，FV收集部门每单位天然气吞吐量的排放量比仅从多盆地分布预期的要少。本研究中设施最常见的排放率(即分布模式)是FV采集站40kg·CH4·hr-1，FV生产台1.0kg·CH4·hr-1，DJ采集站11kg·CH4·hr-1。讨论了研究设计的重要性，包括现场访问和与业界共享数据的好处，以及致力于在不断变化的风力条件下进行测量协调和现场选址的好处。

1.2                      船载应用：海岸痕量温室气体测量系统设计

使用在美国马萨诸塞州比勒里卡市的 Aerodyne Research Inc.制造的连续波量子级联激光器（QCLS）的可调谐中红外激光直接吸收光谱仪（TILDAS），并在部署过程中将其部署在 R / V 亚特兰蒂斯号上。在 2010 年 5 月 15 日至 6 月 8 日之间，加利福尼亚 Nexus 实验（CalNex） 研究船从加利福尼亚州的圣地亚哥至萨克拉门托沿海岸航行。该仪器的配置允许使用两种激光，OCS和CO2的测量（2052.256cm-1和2052.096cm-1）与第二个激光器在1765cm-1处的甲醛（HCHO）和甲酸（HCOOH）进行测量相结合。激光被引导到在低压（38 Torr）下运行的像散性 Herriot 式多程吸收池中。在相距 47.42 厘米的高反射镀膜反射镜之间进行 422 次通光，可实现 200.1 m 的有效光程长度。

在 R / V 亚特兰蒂斯号（R / V Atlantis）上的 CalNex 航行期间，右舷前甲板上的 18 m 塔允许从海面采样约 28 m 的 OCS 和 CO2。定制的玻璃入口带有惯性进气口，可将大颗粒（直径大于 200 nm）引导到旁路流中，从而无需在入口处使用过滤器来保护样品线和高反射率样品池镜面受大颗粒的侵害。定期将 OCS 标样引入采样口，仪器在巡航过程中对该标样的响应变化了 3.8％（358±13 pptv，1σ），没有任何系统的时间趋势。在整个测量期间，仪器的精度为 8 pptv（1 s），在 50 s 时平均下降至 2 pptv。

观测结果表明了 OCS 在白昼的光合作用下表现出被吸收的趋势，夜间森林呼吸会消耗 COS， 以及淡水沼泽中的 OCS 释放。在受人类活动干扰的气流中观察到了 OCS 的排放痕迹，但总 体而言，在 OCS 和 SO2 之间未发现相关性。在局部尺度且均质的生态系统中，OCS 可以是 二氧化碳吸收的指示物，但对于在跨越较高异质性环境的大尺度估算，为了准确地逐个量化 循环中的过程，必须对气体浓度进行精确的全局测量。

1.3                      机载应用：用于机载的量子化带间级联激光光谱仪同时原位观测CH4、C2H6、CO2、CO和N2O的适应性和性能评估