为积极参与“温室效应”全球治理,中国向全世界做出“双碳”承诺。面对这项国际上排放规模最大、排放降速最快、转型任务最重、投入成本最高的复杂系统工程,生态环境部印发了《碳监测评估试点工作方案》(环办监测函〔2021〕435号),要求以碳达峰目标与碳中和愿景为引领,落实减污降碳总要求,聚焦重点行业、重点城市和重点区域,开展碳监测试点工作。

根据《方案》精神,《城市大气温室气体监测点位布设技术指南(第一版)》《碳监测试点城市高空间分辨率温室气体排放清单编制技术指南(试行)》《高精度CO2、CH4、N2O(光腔衰荡法)分析仪操作规程》等涉及点位布设、排放清单、操作规程等的系列技术指南也相继出台。其中,光腔衰荡光谱技术(CRDS)作为被首个推荐的监测技术,得到重点关注。

光腔衰荡光谱技术(CRDS),是近几年来迅速发展起来的一种高灵敏度的吸收光谱检测技术,可用来探测样品的绝对的光学消光,包括光的散射和吸收。其技术原理为:几乎每种小的气相分子(如CO2,H2O,H2S,NH3)都具有独特的近红外吸收光谱。在低于大气压的压强下,光腔衰荡光谱由一系列具有特征波长的狭窄、分辨良好的尖锐波普曲线组成,通过测量该波长吸收度,即特定吸收峰的高度就能确定任何物质的浓度。

相比传统的红外光谱仪,因痕量气体产生的吸收量太少便无法测量,灵敏度通常只能达到ppm级别;光腔衰荡光谱技术(CRDS)通过使用长达数公里的有效吸收光程,能在几秒钟或更短的时间内对气体进行监测,灵敏度达到ppb级别,甚至有些气体可以达到ppt级别。而且,光腔衰荡光谱技术(CRDS)相较于其他吸收光谱方法还有两个主要的优点:

  • 不受激光强度波动的影响

在大多数吸收测量中,光源光强必须假定是稳定,不会因有无样品而改变。任何光源光强的漂移都会在测量中引入误差。在光强衰荡光谱中,衰荡时间并不取决于激光的强度,因此这种激光强度的波动都不再是问题,光腔衰荡光谱也就不需要用到外部标准进行校准或对照。

  • 高灵敏度、长吸收长度

由于光在反射镜之间被来回反射了很多次,使得光强衰荡光谱拥有非常长的吸收长度。例如,激光脉冲来回通过一个一米的光腔500次,就会带来1公里的有效吸收长度。所以,光强衰荡光谱在吸收测量中,最小可探测吸收正比于样品的吸收长度,且非常灵敏。

再加上信噪比高、抗干扰能力强等先进的技术优势,光腔衰荡光谱技术(CRDS)现已成为分析各种微量或痕量物质强有力的工具,被广泛应用于探测气态样品在特定波长的吸收,并可在万亿分率的水平上确定样品的摩尔分数。基于此,深邦联合中科院光学博士团队共同研发了国内首款依托光腔衰荡光谱技术(CRDS)的纯国产仪器——高精度温室气体分析仪

该仪器可全面满足CO2、CH4、N2O、CO等温室气体的快速准确监测需求,以纯国产化比肩国际同类产品,实现ppb级超高灵敏度,精确度和准确度无飘移;气体浓度实时显示,无需后处理,数据可连续存储,进行无需操作者干预的测量;并兼具实时在线检测、高精度计算、卓越稳定性能、多场景适用等特点。

通过对温室气体排放实行科学精准的监测,深邦高精度温室气体分析仪可助力支撑各地区制定双碳策略以及碳排放精细化管控,并由加强温室气体监测能力体系建设,进一步完善全国温室气体监测网络,为“双碳”路径规划和各行业低碳节能高质量发展提供强有力的技术支持。

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