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主流的温室气体监测技术方法有哪些?

 更新时间:2023-07-11 点击量:867

    目前主流的温室气体监测技术是以光和气体组分的相互作用为物理机制,根据目标组分的特征光谱,借助光谱解析算法,再结合光机电算工程技术,实现温室气体浓度在不同时间、空间、距离下的非接触定量反演。

    常见的温室气体光谱学检测技术主要包括非分散红外光谱技术(NDIR)、傅立叶变换光谱技术(FTIR)、差分光学吸收光谱技术(DOAS)、差分吸收激光雷达技术(DIAL)、可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)、离轴积分腔输出光谱技术(OA-ICOS)、光腔衰荡光谱技术(CRDS)、激光外差光谱技术(LHS)、空间外差光谱技术(SHS)等。

    非分散红外光谱技术(NDIR)

    NDIR技术利用气体分子对宽带红外光的吸收光谱强度与浓度成正比的关系,进行温室气体反演,具有结构简单、操作方便、成本低廉等优点。

    傅立叶变换光谱技术(FTIR)

    FTIR技术通过测量红外光的干涉图,并对干涉图进行傅立叶积分变换,从而获得被测气体红外吸收光谱,能够实现多种组分同时监测,适用于温室气体的本底、廓线和时空变化测量及其同位素探测,仪器系统较为复杂,价格比较昂贵。

    差分光学吸收光谱技术(DOAS)

    DOAS也是一种宽带光谱检测技术,能够实现多气体组分探测,仪器光谱分辨率较低,易受水汽和气溶胶的影响。

    差分吸收激光雷达技术(DIAL)

    DIAL技术是一种利用气体分子后向散射效应进行气体遥感探测的光谱技术,具有高精度、远距离、高空间分辨等优点,系统较为复杂,成本较高。

    可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)

    TDLAS技术利用窄线宽的可调谐激光光源,完整地扫描到气体分子的一条或几条吸收谱线,具有响应速度快、灵敏度高、光谱分辨率高等优势,能够实现温室气体原位点式和区域开放式探测,对于多气体组分探测通常需要多个激光器复用实现。

    CRDS和OA-ICOS技术

    CRDS和OA-ICOS均属于小型化的气体原位探测技术,在温室气体监测方面,其检测灵敏度较高,成本比TDLAS要高。

    LHS和SHS技术

    LHS和SHS都属于高精度、高光谱分辨的气体检测技术,适用于温室气体的柱浓度或垂直廓线探测,可用于地基和星载大气探测领域。

    以上是对“温室气体监测技术"的相关介绍,虽然光谱学检测技术的原理各不相同,但基本都是基于温室气体在红外波段的特征吸收光谱来进行浓度反算的。针对不同的应用场景,可以选择不同的测量技术,综合上述技术的测量优势,可以实现多空间尺度、多时间尺度、多气体组分的连续自动监测,满足生态、环境、气候研究对温室气体排放监测的多样需求。

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