儀器簡介：

儀器簡介：

       UoW FTIR型溫室氣體在線分析儀由澳大利亞Wollongong大學研發，由Ecotech合作生產，并提供范圍內的分銷及符合ISO9001標準的售后服務。UoW FTIR型溫室氣體在線分析儀應用多光程—傅里葉紅外變換（FTIR）光譜測量解析技術和高性能紅外檢測元器件，結合了完善的控制軟件系統，能夠全自動地運行，在線連續測量環境大氣（或其他種類的混合氣體）中多種溫室氣體成分的濃度及其穩定同位素比率，運行成本低，適于*連續觀測。也可以根據用戶需求，相應的改變配置，測量其他種類的痕量氣體。
       自臺UoW FTIR型溫室氣體在線分析儀投入現場觀測應用以來，10余年間，在已有多個用戶將本儀器用于環境大氣和本底地區大氣的溫室氣體觀測，并開發了溫室氣體以外的測量功能。這些用戶包括： *（CMA）、大連市環境監測中心站、澳大利亞核科學技術組織（ANSTO）、澳大利亞的臥龍崗大學（University of Wollongong）、墨爾本大學（ University of Melbourne）、公共財富科學與工業研究組織（CSIRO）、科學與技術組織（ANSTO），新西蘭的國家水和大氣研究所（NIWA），德國的海德堡大學（University of Heidelberg ）、不來梅大學（University of Bremen）、馬克斯·普朗克學會（MPG），韓國國家標準研究所（Korean Standards Institute ）等。
背景介紹：
       溫室氣體是大氣中一些具有紅外輻射活性的微量氣體，包括二氧化碳、甲烷、*、氟利昂、水汽等30余種（類）。溫室氣體對太陽短波輻射透明，卻對太陽和地球表面的長波（紅外）輻射有明顯的吸收作用，因而，溫室氣體對地球大氣的增溫作用十分明顯。氣候變化將給人類的生存環境帶來嚴重影響，如氣候異常、海平面升高、冰川退縮、凍土融化、生物多樣性及分布發生重大改變，等等。

儀器特點：

* 同時在線測量多種溫室氣體的濃度及其穩定同位素比，應用方式廣泛、多樣；

* 同時測定CO2、CO、CH4、N2O的大氣濃度，以及CO2中δ13C；

* 可以一路或多路連續進樣，測量多種溫室氣體濃度及其穩定同位素比；

* 在測量塔不同高度采集樣品，進行溫室氣體（包括CO2中δ13C）的垂直廓線測量；

* 可車載連續監測；

* 連接靜態箱進行土壤中溫室氣體的通量測量；

* 在實驗室中批量測量采樣瓶或采樣袋中的空氣樣品；

* 標準傳遞測量：在實驗室中，通過測量將高等級標準氣的量值關系傳遞給較低等級的標準氣體；

* 紅外光譜定量測量，具有良好的測量穩定性和測量準確度；

       利用多種溫室氣體在中紅外波段的較強吸收，通過光譜數據的擬合計算其大氣含量，在不使用任何校準氣體校準的情況下，測量準確度即可達到1-5%。當使用高等級校準氣體（NIST、CMDL、GASLAB等）校準后，對CO2、CO、CH4、N2O的測量精度和準確度，可*達到甚至超過世界氣象組織大氣觀測計劃（WMO-GAW）公布的數據質量要求。

       已有比對觀測數據顯示，使用同等級校準氣體的情況下，UoW FTIR型溫室氣體在線分析儀測量結果與其他方法的線性擬合度高，測量結果的可比性好。

* 全自動運行，可遙控，維護成本低、消耗量少；

* 一臺儀器同時測量多種溫室氣體濃度及其穩定同位素比，綜合運行成本低；

* 無需液氮或深冷除濕；

* 隨機攜帶采樣氣體干燥器和多進樣口；

* 全自動運行，并可通過網絡遙控運行；

儀器組成：

* 樣品進樣系統，完成樣品處理、進樣口選擇、測量腔的排空和吹掃過程；

* FTIR光譜儀，記錄氣體樣品的紅外光譜；

* 光譜解析處理系統，完成對測量光譜的定量計算，并實時顯示結果；

* 記錄系統，用于記錄測量結果、儀器參數等，并形成一個可讀的文本文件。

儀器硬件系統：

* 機箱：恒溫控制，以提高測量的穩定性；

* 樣品進樣系統有4個進樣管路，均可利用Nafion濾膜和Mg（CLO4）對樣氣進行干燥處理；

* 由計算機控制進/出測量腔的流量、電磁閥、真空泵，以及壓力、溫度和流量的測量等；

* 樣品進樣系統還可提供12路外部事件開關控制接口，多可同時控制12路電磁閥工作；可提供8路外部模擬/數字信號輸入端接口，用于采集流量、氣壓、溫度等輔助信息；

* FTIR光譜儀分辨率：0.5或1 cm-1。配有Bruker IR 光源，和電子冷卻的MCT（碲鎘化汞）檢測器（頻率范圍在1800-5000cm-1），多光程氣體測量腔的光程長度為24m，容積為3.5L；

* 電腦全自動控制，實時測量、顯示和記錄觀測結果，正常運行時無需人員干預；

* 外部運行環境及條件：

* 工作環境：10-30℃，<90%RH；

* 電源供應：220VAC，50Hz，500VA；

* 氣體供應：吹掃用高純氮氣（N2）（0.2L min-1, 2m3 week-1）和標準氣體。

軟件說明：
       軟件基于工業標準語言（Visual Basic）編寫。軟件程序控制各個實驗周期，每個周期包括吹掃、進樣、測量光譜、光譜解析、顯示觀測結果和生成記錄文件。可以人為修改周期程序并定義連續的重復測量序列，還可以通過windows遠程桌面控制連接實現遠程控制。軟件主要功能如下：

* 控制樣品進樣系統工作，包括控制測量腔的排空、吹掃，進氣管線的切換，壓力、溫度和流量的測量和記錄等；

* 控制光譜儀采集光譜數據；

* 在線定量解析光譜數據；

* 實時顯示測量結果；

* 生成觀測記錄文件（csv格式）；

* 按照設定的測量周期，執行24hr連續運行；

* 周期性維護操作（測量背景光譜和參照氣或標準氣光譜）；

* 通過網絡實現遠程控制。

技術指標：

* 測量物種

* CO2、CO、CH4、N2O的大氣濃度；

* CO2中δ13C；

時間分辨率：

對于所有物種， 1-60分鐘（測量精度與時間分辨率互為消長）

更多信息
> 溫室氣體

         溫室氣體是大氣中一些具有紅外輻射活性的微量氣體，包括二氧化碳、甲烷、*、氟利昂、水汽等30余種（類）。溫室氣體對太陽短波輻射透明，卻對太陽和地球表面的長波（紅外）輻射有明顯的吸收作用，因而，溫室氣體對地球大氣的增溫作用十分明顯。如果沒有溫室氣體，大氣平均溫度會從目前的15℃降至零下19℃。

        自19世紀的工業革命以來，人類向大氣中排放了大量溫室氣體。到2005年，大氣中的二氧化碳、甲烷、*濃度，已經分別由工業革命初期的280 ppm、715 ppb、270 ppb上升到379 ppm、1774 ppb和319 ppb，同期平均氣溫上升了0.74℃。如果溫室氣體保持目前的增長速度，到本世紀末，平均溫度將升高1.1－6.4℃。氣候變化將給人類的生存環境帶來嚴重影響，如氣候異常、海平面升高、冰川退縮、凍土融化、生物多樣性及分布發生重大改變，等等。為了人類免受氣候變暖的威脅，防止人類生存環境進一步惡化，需要對大氣中主要溫室氣體的濃度及其變化進行系統的*監測、研究，以利于*采取共同行動減少溫室氣體的排放。

MALT 5 – 光譜解析軟件：
        MALT5 是一款模擬和匹配紅外光譜的軟件，尤其是針對氣象傅里葉變換紅外光譜。有兩種模式：

* 模擬模式：MALT結合測量儀器的線性（ILS）計算氣體混合物的傳輸、吸收和發射光譜。樣品可能包含不止一個吸收層，而不同的吸收層有不同的構成、溫度和壓力。

* 匹配模式：通過不斷地迭代計算，使得測量光譜和計算光譜的均方差小，從而得到匹配的光譜計算結果。

計算說明：
        光譜計算一般基于HITRAN線性參數數據庫；HITRAN提供一系列的譜線位置、峰強、峰寬、壓力轉換和溫度的信息（具體可以參照）。 MALT計算真實的吸收系數，包括從上述數據庫中想要得到的溫度和壓力下的分子吸收系數；然后通過吸收系數模擬測量得到的光譜。對于氣體，由于缺乏線性參數數據，經過定量的參考光譜可以用于計算吸收系數，且分辨率高于基于樣品光譜的分辨率。