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从定义、变化、来源到如何监测详解“温室气体”

随着工业快速发展、人口高速增长,人类的活动区域不断扩张,化石能源的大量开采使用、植被的减少、化肥的过量使用等等原因,生态环境恶化情况加剧的原因,解决温室气体含量的持续性大幅增加成为了当务之急

什么是温室气体?

温室气体是大气中能吸收地面反射中的长波辐射、并重新发射辐射的一些气体,因本身分子结构含有极性共价键,内部极性发生变化的震动产生了红外线吸收,所以拥有吸收红外光谱、保存红外热能的能力,他们的存在使地球表面变得更暖,避免了昼夜温差、四季温差过大,从总体来看,具备这一特征的温室气体大约有30多种。适量的温室气体是对地球生态和人类有利的,但过量的温室气体会给地球生态带来负面影响。京都议定书里面规定控制的六种温室气体有:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、六氟化硫(SF6)、全氟碳化物(PFCs)、氢氟碳化物(HFCs)。

温室气体含量变化

造成这种现象的原因,主要是人类的生产活动,尤其是工业各命后,生产技术的进步让人类走上了发展的快车道,同时能源消耗、污染排放和对生态环境的改变也进入了加速模式,让地球生态系统逐渐失衡。CO2CH4N2O是自然界中一直存在的气体,SF6PFCsHFCs制冷剂等几乎全是人工合成物质。

各温室气体的GWP和贡献

值得一提的是,虽然都是温室气体,但每种气体的升温作用是不同的,主要取决于三个因素,一是此种气体吸收红外辐射的能力,二是其在大气中的含量,三是这种气体在大气中的存留时间。为了统一度量整体温室效应的结果,同时考虑CO2是人类活动产生温室效应的主要气体,规定以CO2当量为度量温室效应的基本单位。目前,使用全球变暖潜能值GWP来衡量温室气体自身对温室效应的影响;GWP是一个相对值,表征某一种温室气体能够捕获得到的空气中的热量,即一定时间内,温室气体所捕获到的热量相对于同样质量的CO2所捕获的热量之比这样可把不同温室气体的效应标准化。


温室气体的来源

哪些活动导致了温室气体的持续增加呢,不同气体的来源有较大差异,主要来源见下表

温室气体的监测

温室气体含量的增加导致了全球变暖,这对许多地区的自然生态系统已经产生了影响,如气候异常、海平面升高、冰川冻土融化、动植物分布范围变化,等等,随着全球气候变暖,极端天气事件发生的频率也有所提高。应对温室效应带来的全球灾难已经得到越来越多国家的认同和重视。

2020总书记提出了“双碳”目标为贯彻落实碳达峰、碳中和重大宣示从生态环境部到科研院所,从企业到个人,采取了各种行动,助力实现碳达峰目标、碳中和愿景。

为了有效控制温室气体的排放,建立碳核算体系,需要准确监测大气中的温室气体实时含量,准确监测污染源、移动源温室气体排放量,准确监测煤炭开采、天然气输运过程、沼气能源外泄CH4气体含量,准确监测土壤、污水、海水中某些温室气体含量,监测工业生产、农业养殖活动中的温室气体排放量。同时,一些监测数据还可以用于反馈调整生产和工艺,提高能效、避免浪费。

针对不同领域的温室气体监测需求,武汉晟诺仪器eLAS激光温室气体分析仪是根据国内外现场工业在线分析、环保在线监测需求研制的一款高性能激光气体分析仪。该分析仪仪采用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)检测技术,具有超低量程的监测下限,最低检测限可实现ppb级别。TDLAS技术相比气体测量原理具有更高的光谱分辨率,从而具有优异的抗背景气体交叉干扰性能,提高过程气体分析的精度和可靠性。分析仪可根据工况对温室气体例如O2COCO2等进行分析。


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eLAS激光温室气体分析仪对温室气体(主要有甲烷、二氧化碳、一氧化碳等)的常规或临时的数据收集、监测和计算,通过综合观测、数值模拟、统计分析等手段,获取温室气体排放强度、环境中浓度、生态系统碳汇以及对生态系统影响等碳源和碳汇状况及其变化趋势信息。从而构建基础城市碳监测网络,提高地方温室气体统计核算精准性,有序实施基础城市碳源和碳汇监测,研究探索碳监测评估工作模式和数据应用,发挥碳监测评估在实现碳达峰目标和碳中和愿景中的重要支撑作用。

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