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主流的溫室氣體監測技術方法有哪些?

發布時間:2023-07-17 14:27:00
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    目前主流的溫室氣體監測技術是以光和氣體組分的相互作用為物理機制,根據目標組分的特征光譜,借助光譜解析算法,再結合光機電算工程技術,實現溫室氣體濃度在不同時間、空間、距離下的非接觸定量反演。

    常見的溫室氣體光譜學檢測技術主要包括非分散紅外光譜技術(NDIR)、傅立葉變換光譜技術(FTIR)、差分光學吸收光譜技術(DOAS)、差分吸收激光雷達技術(DIAL)、可調諧半導體激光吸收光譜技術(TDLAS)、離軸積分腔輸出光譜技術(OA-ICOS)、光腔衰蕩光譜技術(CRDS)、激光外差光譜技術(LHS)、空間外差光譜技術(SHS)等。

主流的溫室氣體監測技術方法

    非分散紅外光譜技術(NDIR)

    NDIR技術利用氣體分子對寬帶紅外光的吸收光譜強度與濃度成正比的關系,進行溫室氣體反演,具有結構簡單、操作方便、成本低廉等優點。

    傅立葉變換光譜技術(FTIR)

    FTIR技術通過測量紅外光的干涉圖,并對干涉圖進行傅立葉積分變換,從而獲得被測氣體紅外吸收光譜,能夠實現多種組分同時監測,適用于溫室氣體的本底、廓線和時空變化測量及其同位素探測,儀器系統較為復雜,價格比較昂貴。

    差分光學吸收光譜技術(DOAS)

    DOAS也是一種寬帶光譜檢測技術,能夠實現多氣體組分探測,儀器光譜分辨率較低,易受水汽和氣溶膠的影響。

    差分吸收激光雷達技術(DIAL)

    DIAL技術是一種利用氣體分子后向散射效應進行氣體遙感探測的光譜技術,具有高精度、遠距離、高空間分辨等優點,系統較為復雜,成本較高。

    可調諧半導體激光吸收光譜技術(TDLAS)

    TDLAS技術利用窄線寬的可調諧激光光源,完整地掃描到氣體分子的一條或幾條吸收譜線,具有響應速度快、靈敏度高、光譜分辨率高等優勢,能夠實現溫室氣體原位點式和區域開放式探測,對于多氣體組分探測通常需要多個激光器復用實現。

    CRDS和OA-ICOS技術

    CRDS和OA-ICOS均屬于小型化的氣體原位探測技術,在溫室氣體監測方面,其檢測靈敏度較高,成本比TDLAS要高。

    LHS和SHS技術

    LHS和SHS都屬于高精度、高光譜分辨的氣體檢測技術,適用于溫室氣體的柱濃度或垂直廓線探測,可用于地基和星載大氣探測領域。

    以上是對“溫室氣體監測技術”的相關介紹,雖然光譜學檢測技術的原理各不相同,但基本都是基于溫室氣體在紅外波段的特征吸收光譜來進行濃度反算的。針對不同的應用場景,可以選擇不同的測量技術,綜合上述技術的測量優勢,可以實現多空間尺度、多時間尺度、多溫室氣體組分的監測,滿足生態、環境、氣候研究對溫室氣體排放監測的多樣需求。

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