【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(tuán)隊(duì)在可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)測(cè)量大氣溫室氣體通量方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究以《基于TDLAS的開(kāi)放光路防污染多通池氣體分析儀用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大氣水蒸氣(H2O)和二氧化碳(CO2)通量》為題發(fā)表在國(guó)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(guò)土壤和植被保存碳元素。2020年我國(guó)在七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上作出的“碳達(dá)峰、碳中和”的承諾，提升陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯是實(shí)現(xiàn)我國(guó)“碳中和”目標(biāo)最綠色和經(jīng)濟(jì)的有效途徑。為了解陸地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)碳元素的吞吐情況，科學(xué)界提出利用空氣流動(dòng)產(chǎn)生的湍流渦旋測(cè)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(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)與設(shè)備是生態(tài)系統(tǒng)碳源匯及其碳收支過(guò)程通量觀測(cè)的重要手段，其具有高靈敏度、高精度、高選擇性，以及響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。渦度相關(guān)氣體通量監(jiān)測(cè)技術(shù)又分為開(kāi)放光路式和閉路式兩種，開(kāi)放光路是一種原位測(cè)量，相比于閉路式測(cè)量，具有更低的系統(tǒng)功耗和重量。然而傳統(tǒng)開(kāi)放光路多通池長(zhǎng)時(shí)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(wèn)題。
 

　　針對(duì)上述問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)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(kāi)放光路多通池的設(shè)計(jì)，有效避免了外界環(huán)境對(duì)鏡片膜層的污染和腐蝕，并將該設(shè)計(jì)應(yīng)用于大氣溫室氣體CO2和H2O的通量監(jiān)測(cè)設(shè)備中，提高了開(kāi)放光路系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和耐用性。同時(shí)利用該設(shè)備在江蘇省揚(yáng)州市江都區(qū)馬凌村良種場(chǎng)試驗(yàn)基地，對(duì)小麥季節(jié)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)CO2和H2O通量進(jìn)行了為期一個(gè)月的外場(chǎng)對(duì)比觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果與國(guó)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
 

開(kāi)放式TDLAS通量測(cè)量設(shè)備原理圖
 

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試照片和24小時(shí)與商業(yè)儀器濃度對(duì)比
 

連續(xù)25天 (a) CO2 (b) H2O通量結(jié)果對(duì)比