N2O和CO氣體色譜分析法,還原氣體分析儀和離軸一體化腔體輸出光譜的比較研究

1.介紹

•自2012年首次啟動(dòng)以來大氣N₂O和CO摩爾分?jǐn)?shù)測(cè)量在英國(guó)與氣候變化相關(guān)的排放量派生（DECC）。

•用于更好地了解區(qū)域污染事件，計(jì)算英國(guó)排放量并將測(cè)量微量氣體與反模型結(jié)合，并驗(yàn)證英國(guó)排放清單對(duì)京都籃氣的影響。

•歷史上，使用氣相色譜法進(jìn)行N₂O和CO測(cè)量

電子捕獲檢測(cè)器（GC-ECD）和還原氣體分析儀（RGA）。

•較老的測(cè)量技術(shù)提供了高頻，高質(zhì)量的數(shù)據(jù);不過，

這未能達(dá)到世界氣象組織全球大氣觀察（WMO / GAW）

推薦的N₂O實(shí)驗(yàn)室間可比性目標(biāo)為±0.1 ppb。

•此外，通過GC-ECD和RGA的10分鐘采樣頻率捕獲的N₂O污染事件的零星和短時(shí)間分辨率可能不完全。

•而現(xiàn)在市面上可用的新型光學(xué)儀器可以比以前的系統(tǒng)更精確和更迅速地收集數(shù)據(jù)。

•Lebegue等人（2016）先前曾用實(shí)驗(yàn)室條件下比較了用光學(xué)儀器進(jìn)行的N₂O測(cè)量;然而，這項(xiàng)研究比較了一定數(shù)量的儀器在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行的測(cè)量.

•較遠(yuǎn)的采樣地采樣條件通常與實(shí)驗(yàn)室的采樣條件不同;因此，進(jìn)一步比較遠(yuǎn)程野外測(cè)量采樣時(shí)的需要位置信息

2.野外位置

•塔科爾斯頓高塔（英國(guó)諾�？耍瑘D1）位于英國(guó)東部，屬于英國(guó)DECC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

•該站點(diǎn)自2012年開始運(yùn)行，不斷測(cè)量超過50種溫室氣體和臭氧消耗物質(zhì)，包括N₂O和CO。

圖1.英國(guó)DECC監(jiān)測(cè)站位置。所有英國(guó)監(jiān)測(cè)站均設(shè)在電訊塔。紅點(diǎn)代表目前的DECC監(jiān)測(cè)站，而藍(lán)點(diǎn)代表前英國(guó)DECC監(jiān)測(cè)站。

 

圖2. LGR儀器安裝在Tacolneston高塔。

3.儀器儀表

•自2012年以來，Tacolneston公司已經(jīng)使用GC-ECD（Agilent 6890 GC）和RGA（PP1，Peak Laboratories）測(cè)量了N₂O和CO。

•2016年9月，在塔科爾內(nèi)斯特（Tacolneston）安裝了一個(gè)離軸集成腔體輸出光譜儀（OA-ICOS;具有斯克里普斯海洋學(xué)研究所修改的Los Gatos Research EP30 N₂O / CO分析儀）（圖2）。

4.實(shí)驗(yàn)

•樣品空氣從54,100和185 m.a.g.l.在〜20 L min -1。

•兩種儀器通過定制的前端系統(tǒng)采樣形成分支的二次線（圖3）。

•使用WMO標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)（N₂O WMO x2006A和CO WMO x2014A）校準(zhǔn)的儀器。

•使用一套校準(zhǔn)氣體校正儀器非線性的數(shù)據(jù)。

•僅使用與GC相同入口的數(shù)據(jù)

•09/2016 - 03/2017：100 m.a.g.l.

圖3: Tacolneston實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。

•03/2017 - 08/2017：185 m.a.g.l.

•數(shù)據(jù)在一分鐘矩陣中匹配。

5.結(jié)果

•表1顯示了測(cè)試期間的儀器精度。

標(biāo)準(zhǔn)氣體從2016年9月1日至2017年8月1日重復(fù)注射的LGR和GC-ECD / RGA（MD）精度（1σ）

•LGR和GC-ECD / RGA兼容性對(duì)于N₂O如圖4所示，對(duì)于CO如圖5所示

圖4. 2016年9月1日至2017年8月1日期間的N₂O兼容性結(jié)果：a）LGR和GC-ECD N₂O值的時(shí)間序列，b）儀器之間的N₂O差異，以及c）儀器報(bào)告值之間的相關(guān)性。

圖5. 2016年9月1日至2017年8月1日期間的CO兼容性結(jié)果：a）LGR和GC-ECD CO值的時(shí)間序列，b）儀器之間的CO差異，以及c）儀器報(bào)告值之間的相關(guān)性。

6.結(jié)論

•使用GC-ECD / RGA測(cè)量2012年以來Tacolneston高塔大氣CO和N₂O。

•LAC CO / N₂O分析儀于2016年9月在Tacolneston安裝，與GC-ECD / RGA平行運(yùn)行

•LGR對(duì)于CO和N₂O測(cè)量都更為精確。

•原位儀器相容性顯示平均偏差：

•N₂O：0.298 nmol mol -1（超過WMO相容性指南±0.1 nmol mol -1）。

•CO：-1.001 nmol mol -1（WMO兼容性指南為±2 nmol mol -1）。

•需要對(duì)LGR和GC-ECD / RGA的非線性校正進(jìn)行更多的調(diào)查。