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聚焦碳監(jiān)測!Sercon同位素檢測系統(tǒng)助力溫室氣體精準(zhǔn)溯源

更新時間:2022-07-18       點擊次數(shù):2739
 引言

為貫徹2021年全國生態(tài)環(huán)境保護工作會議精神,生態(tài)環(huán)境部編制了《碳監(jiān)測評估試點工作方案》(環(huán)辦監(jiān)測函〔2021435號),推進碳監(jiān)測評估體系建設(shè),為落實減污降碳總要求作出積極貢獻。

方案選取上海、杭州太原等16個城市,試點開展大氣中主要溫室氣體濃度監(jiān)測,探索自上而下的碳排放量反演方法,形成技術(shù)指南,構(gòu)建溫室氣體監(jiān)測量值溯源體系。并試點開展鹽沼、紅樹林、海草床和海藻養(yǎng)殖海洋碳匯監(jiān)測,構(gòu)建典型海岸帶生態(tài)系統(tǒng)和海藻養(yǎng)殖碳匯監(jiān)測技術(shù)體系。

檢測項目包括:高精度CO2、高精度CH4、高精度氣象參數(shù),碳同位素(13CO2)碳同位素(14CO2)。

 

Cercon CryoFlex- HS2022 IRMS:高效準(zhǔn)確的溫室氣體同位素檢測系統(tǒng)

二氧化碳(CO?)、氧化亞氮(N?O)、甲烷(CH?)是大氣中主要的溫室氣體。產(chǎn)生溫室氣體的因素復(fù)雜多樣,且排放主體難以確定。與過去更注重末端降碳減排相比,如今越來越多的城市開始將功課前移,對溫室氣體的“精準(zhǔn)溯源”成為治理的第一步,實現(xiàn)精細化排查。

英國Sercon公司開發(fā)的CryoFlex-HS2022 IRMS系統(tǒng)為溫室氣體的同位素檢測提供了全面的解決方案。

 

圖1 CryoFlex-HS2022 IRMS系統(tǒng)

左側(cè)為CryoFlex-CryoGas系統(tǒng),包含 GC柱、CO/CO2 化學(xué)捕集器及開放式杜瓦瓶液氮系統(tǒng);右側(cè)為HS2022穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜

 

其中CryoFlex是一款多功能痕量氣體凈化富集裝置,基于冷凍富集聚焦及色譜分離原理,并借助化學(xué)捕集熱解/燃燒技術(shù),對溫室氣體(CO2、CH4、N2O以及CON2、NO等多種氣體進行富集凈化,并與HS2022穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜聯(lián)機,用于測定CH、O、N等多元素的穩(wěn)定同位素比值。

 

 

 

圖2 CryoFlex系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意

δ13C-CH4 測定:樣品經(jīng)CO/CO2化學(xué)捕集,通過低溫回路T1(-196℃),去除可冷凝氣體后進入熱解爐將CH4燃燒生成的CO2冷凝保留在T2中,升溫使CO2蒸發(fā)轉(zhuǎn)移到T3,并從T3 轉(zhuǎn)移到色譜柱中進行痕量氣體分離。最后通過 HS2022-IRMS測定δ13C-CH4。

 

性能測試結(jié)果

3測試表明HS2022-IRMS系統(tǒng)精確測量100 mL空氣樣品中的δ13C-CH4δ2H-CH4值,達理想的識別精度(分別為0.3‰3.0‰)。

 

3  δ13C-CH4 (A)δ2H-CH4(B), 100 and 0.8 nmol CH4

 

天然樣品中CH4同位素比值變化極大,HS2022- IRMS系統(tǒng)較寬的動態(tài)范圍,可將樣品記憶效應(yīng)的影響降至最低。圖4顯示HS2022-IRMS系統(tǒng)系統(tǒng)用于測定δ13C-CH4δ2H-CH4,結(jié)果均在允許誤差范圍內(nèi),且未觀察到明顯的樣品殘留。 

 

4  同位素殘留試驗

 

Sercon CryoFlex- HS2022 IRMS穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜系統(tǒng)的優(yōu)勢:

HS2022穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜采用全不銹鋼和金屬墊圈結(jié)構(gòu)的質(zhì)譜飛行管,確保高真空度,最小化本底;

離子源采用高穩(wěn)定性、長壽命鍍釷燈絲;

真正的差動泵真空系統(tǒng),真空度低至1×10-9mbar,確保離子傳輸效率;

離子源配備額外真空泵,保證離子化效率,減少副反應(yīng);

l 強大的靈敏度及聯(lián)機精度;

CryoFlex痕量氣體富集凈化系統(tǒng)采用一體化設(shè)計,集轉(zhuǎn)化爐和冷阱與一體,無需額外管路連接,可輕松完成痕量氣體的凈化富集;

CryoFlex可配置1500℃高溫的裂解爐,用于CH4H的轉(zhuǎn)化;

自動進樣器可適配 6 /12/30/60/125/ 250 mL等多種規(guī)格的樣品瓶;

CryoFlex也可作為多功能接口與多種外設(shè)(如TOC、LA)聯(lián)機使用。

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