樣氣除水雙冷阱方案與大氣環(huán)境二氧化碳監(jiān)測

隨著我國提出的 “雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的推進(jìn)，二氧化碳排放在2030年之前達(dá)到峰值， 2060年之前實(shí)現(xiàn)碳中和。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)。中國科學(xué)院科技支撐碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略行動計(jì)劃中，明確了近期、中期、遠(yuǎn)期的攻關(guān)目標(biāo)，旨在通過解決關(guān)鍵核心科技問題，為“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供科技保障。

“碳達(dá)峰、碳中和”的國家戰(zhàn)略，是循序漸進(jìn)的持久戰(zhàn)，需要系統(tǒng)的技術(shù)支撐。高精度的二氧化碳測量，是“碳達(dá)峰、碳中和”的重要技術(shù)分支之一。準(zhǔn)確開展二氧化碳監(jiān)測，獲取我國二氧化碳?xì)怏w濃度的長期變化趨勢，是深入開展碳循環(huán)氣候變化研究的基礎(chǔ)，有助于科學(xué)評估各地碳減排成效，支撐我國碳達(dá)峰、碳中和工作的開展和相應(yīng)政策的制定。

在大氣環(huán)境二氧化碳連續(xù)監(jiān)測的設(shè)備里，水汽成分對二氧化碳監(jiān)測造成嚴(yán)重的干擾，因此需要進(jìn)行樣氣除水，以達(dá)到水汽含量低于500ppm、100ppm、10ppm以下。在樣氣前處理過程中，雙冷阱除水方案，可以達(dá)到極低的水汽含量，明顯優(yōu)于Nafion交換膜的指標(biāo)。

低溫冷阱的主要作用就是除去樣氣里的水分，實(shí)現(xiàn)樣氣除水。其中的低溫部件，可以達(dá)到-50℃、-65℃甚至-80℃的低溫表面溫度。利用低溫表面的冷凝吸附捕集，除去樣氣里的水分，即可實(shí)現(xiàn)樣氣除水。

在雙冷阱的基礎(chǔ)上，增加氣路閥門組件、觸摸屏控制組件后，就是一套氣體自動除水系統(tǒng)，一種自動低溫除水冷阱。比如布置2套氣路，一套除水，另一套間歇性化霜除冰，交替使用，就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的樣氣前處理除水操作，滿足大氣環(huán)境CO2連續(xù)監(jiān)測的要求。

采用樣氣雙通道的結(jié)構(gòu)，能夠及時(shí)有效除去氣路中的氣態(tài)水，提高了除水的實(shí)時(shí)性和連續(xù)線。為了準(zhǔn)確獲取大氣中CO2等溫室氣體濃度，需要提升樣氣前處理過程中的除水能力，以免影響后續(xù)的溫室氣體監(jiān)測精度和穩(wěn)定性。

在我國提出“雙碳”目標(biāo)和時(shí)間點(diǎn)后，生態(tài)環(huán)境部門出臺了相關(guān)文件統(tǒng)籌和加強(qiáng)應(yīng)對氣候變化與生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，在打造國家低碳產(chǎn)業(yè)體系中，碳排放實(shí)測數(shù)據(jù)，是低碳工程的重要基礎(chǔ)，是環(huán)?？萍嫉臄?shù)據(jù)支撐和科學(xué)依據(jù)。面對碳達(dá)峰、碳中和的要求，我國將進(jìn)一步提升碳監(jiān)測的覆蓋范圍，提升碳監(jiān)測精度，支撐碳減排等相關(guān)工作。

長流儀器歷經(jīng)二十余年的發(fā)展，擁有全系列的-50、-80、-110、-135、-160℃的低溫技術(shù)解決方案。針對大氣環(huán)境CO2連續(xù)監(jiān)測，開發(fā)了-50℃、-65℃、-80℃的可控溫型低溫冷阱和低溫冷板，穩(wěn)定可靠的除水能力，滿足了多種場景的應(yīng)用需求。