Picarro 移動監(jiān)測技術(shù)，助力實現(xiàn)“雙碳”目標

移動測量技術(shù)的核心優(yōu)勢在于其高時空分辨率。通過在移動平臺上安裝先進的氣體分析儀，可以在不同的地點和時間收集數(shù)據(jù)，從而更全面地了解溫室氣體的分布和變化。這種方法不僅能夠捕捉到局部地區(qū)的排放源，還能夠追蹤氣體在大氣中的傳輸路徑，為研究溫室氣體的源匯關(guān)系提供了寶貴的信息。

此外，移動測量技術(shù)還具有靈活性和適應(yīng)性強的特點。它可以輕松地適應(yīng)不同的監(jiān)測場景，無論是城市街道、工業(yè)區(qū)、農(nóng)田還是偏遠的自然保護區(qū)，都能夠提供準確的溫室氣體濃度數(shù)據(jù)。這對于那些難以到達或監(jiān)測成本高昂的地區(qū)尤為重要，因為它們往往是溫室氣體排放的重要來源。

通過在城市環(huán)境中部署走航車，研究人員可以實時監(jiān)測交通擁堵區(qū)域和工業(yè)區(qū)的溫室氣體排放情況，快速識別出高排放區(qū)域，并為城市規(guī)劃和減排策略提供科學(xué)依據(jù)。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，無人機搭載 AirCore 技術(shù)可以飛越農(nóng)田，收集大氣樣品并分析其中的溫室氣體濃度，提供高分辨率的溫室氣體分布圖，幫助科學(xué)家更好地理解農(nóng)業(yè)活動對溫室氣體排放的貢獻，并為優(yōu)化農(nóng)業(yè)實踐提供科學(xué)依據(jù)。工業(yè)排放監(jiān)測方面，走航車和飛機飛航測量等手段可以提供大范圍、高分辨率的數(shù)據(jù)，有助于研究區(qū)域和全球尺度上的溫室氣體排放和傳輸過程。而在海洋環(huán)境監(jiān)測中，通過在船上安裝 Picarro 氣體分析儀，研究人員可以實時監(jiān)測海洋表面和大氣中的溫室氣體濃度，提供海洋環(huán)境中溫室氣體的分布和傳輸數(shù)據(jù)，有助于研究海洋對氣候變化的響應(yīng)和反饋機制。這些應(yīng)用場景展示了 Picarro 移動監(jiān)測技術(shù)在不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和重要性，為實現(xiàn)“雙碳"目標提供了有力的技術(shù)支持。

Picarro 分析儀在不同場景下的應(yīng)用

城區(qū)走航車移動監(jiān)測

走航車移動監(jiān)測是一種常見的移動監(jiān)測方式，通過在車輛上安裝 Picarro 氣體分析儀，可以在行駛過程中實時監(jiān)測環(huán)境中的溫室氣體濃度和同位素值。Wei et al., （2020）利用車載 Picarro G2301 在上海城市交通快速干道進行了 CO₂ 和 CH₄ 的移動觀測?，F(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明，上海公路隧道中的 CO₂ 和 CH₄ 平均濃度明顯高于快速干道上，隧道內(nèi)嚴重的交通堵塞會導(dǎo)致溫室氣體以及其他汽車尾氣相關(guān)的污染物快速增加。大多數(shù)快速干道和隧道中的 CO₂ 和 CH₄ 之間存在顯著相關(guān)性，表明它們的共同來源是交通排放，以及城市地區(qū)被忽視的 CH₄ 來源以及生物來源。

上海特大城市快干道網(wǎng) CO₂（a）、CH₄（b）、CH₄/CO₂ 比值（c）

和車速（d）的空間分布 (https://doi.org/10.1007/s11356-020-09372-1)

走航車搭載溫室氣體碳同位素分析儀可用于分析城市甲烷的來源以及量化排放，Takriti et al.,（2020）使用車載 Picarro G2201-i 碳同位素分析儀在英格蘭西北部進行了移動測量，觀測區(qū)域覆蓋了農(nóng)田、垃圾填埋場、沿海濕地、天然氣處理和分配基礎(chǔ)設(shè)施等一系列生物和熱源甲烷排放來源。通過與實驗室測試的比較，研究人員發(fā)現(xiàn)對于移動測量來說，儀器的設(shè)置和采樣條件非常重要，較慢的儀器響應(yīng)時間可能會導(dǎo)致顯著影響移動測量的結(jié)果，使用 Picarro 高精度的碳同位素及濃度分析儀有助于改善這一情況。

Picarro 車載移動系統(tǒng)示意圖 (https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2020.118067)

飛機飛航測量

飛機飛航測量是一種大范圍的移動監(jiān)測方法，通過在飛機上安裝專用的機載 Picarro 氣體分析儀，可以非常有效地描繪出溫室氣體的垂直和水平空間分布，并幫助了解排放區(qū)域到對流層的區(qū)域傳輸情況。Li et al.,（2022）使用了一架經(jīng)改裝的飛機搭載了 Picarro G2401-m 航空專用溫室氣體分析儀，在韓國 Anmyeon-do（AMY）區(qū)域大氣本底站附近進行了垂直廓線測量，針對半島冬季發(fā)生的 CO 污染事件進行了重點分析。他們的研究表明，AMY 站點邊界層內(nèi)的高 CO 事件，主要歸因于家庭燃燒來源，如生物燃料、建筑取暖和爐灶。同時東亞工業(yè)化石燃料排放的區(qū)域傳輸也是對流層中高 CO 水平和氣溶膠散射系數(shù)升高的原因。

飛機飛航測量的數(shù)據(jù)結(jié)果可幫助揭示區(qū)域內(nèi)溫室氣體的垂直變異性，并對現(xiàn)有的排放清單和模型做出評估。Tiwari et al.,（2024）同樣使用 Picarro G2401-m 對印度次大陸進行了溫室氣體（CO₂ 和 CH₄）的飛行航測，觀測數(shù)據(jù)與模型模擬的比較表明，需要進一步改進模型對甲烷排放、化學(xué)過程和大氣傳輸?shù)哪M，特別是注重濕地和農(nóng)業(yè)的排放。

印度不同地區(qū)和季節(jié)的大氣甲烷垂直廓線：觀測值與模型模擬值的比較

(https://doi.org/10.1029/ 2024JD041308)

船舶移動監(jiān)測

船載移動監(jiān)測是一種在海洋環(huán)境中監(jiān)測溫室氣體的有效方法。通過在船上安裝 Picarro 氣體分析儀，可以在航行過程中實時監(jiān)測海洋表面和大氣中的溫室氣體濃度。這種方法可以提供海洋環(huán)境中溫室氣體的分布和傳輸數(shù)據(jù)，有助于研究海洋對氣候變化的響應(yīng)和反饋機制。Bourtsoukidis et al.,（2024）在地中海和阿拉伯半島海域進行了船舶大氣觀測探險活動，搭載 Picarro G2401 及其他一系列氣體和氣溶膠分析儀器。研究特別指出，中東石油和天然氣行業(yè)的甲烷排放是一個重要的不確定性來源：在南紅海、亞丁灣和阿拉伯海的起始部分，觀測到的甲烷水平與模型模擬的結(jié)果之間存在顯著差異，這可能與石油和天然氣開發(fā)活動有關(guān)。

船載移動監(jiān)測對于海洋邊界空氣中的溫室氣體觀測，揭示大氣-海洋碳源匯過程正發(fā)揮著重要的作用。Li et al.,（2023）在中國黃海南部進行了兩次船載移動觀測，研究發(fā)現(xiàn)，黃海南部的 CO₂ 和 CH₄ 濃度的空間分布主要受東亞季風的影響，而大氣-海洋交換的影響較小。在冬季季風期間，來自亞洲大陸的陸地到海洋的空氣團傳輸會導(dǎo)致 CO₂ 和 CH₄ 濃度顯著升高，這導(dǎo)致呈現(xiàn)出離岸距離越遠，濃度越低的模式。

江蘇首艘近海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測執(zhí)法船“中國環(huán)監(jiān)蘇 001"搭載了 Picarro G2401 和 G2201-i 分析儀，在海洋走航監(jiān)測中，測量可用于研究溫室氣體濃度分布的時空變化情況，表征海洋和陸地之間氣體交換的途徑，分析各來源對溫室氣體的排放貢獻，對于科學(xué)評估海洋碳源匯特征具有重要意義。

AirCore 移動采樣監(jiān)測

AirCore 系統(tǒng)采樣和分析流程圖

(https://doi.org/10.1021/acs.est.3c04932)

Picarro 公司提供多種配置方案，以滿足不同用戶的需求。這些配置方案包括不同的氣體分析儀、采樣系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理軟件。用戶可以根據(jù)自己的監(jiān)測目標和預(yù)算選擇合適的配置方案。

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