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对野外N2O和CO测量时使用的气体色谱分析法,还原气体分析仪和离轴一体化腔体输出光谱进行的比较研究

日期: 2017-10-31
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1.介绍
•自2012年启动以来,大气N2O和CO摩尔分数测量在英国与气候变化相关的排放量派生(DECC)。
•用于更好地了解区域污染事件,计算英国排放量并将测量微量气体与反模型结合,并验证英国排放清单对京都篮气的影响。
•历史上,使用气相色谱法进行N2O和CO测量
电子捕获检测器(GC-ECD)和还原气体分析仪(RGA)。
•较老的测量技术提供了高频,高质量的数据;不过,
这未能达到世界气象组织全球大气观察(WMO / GAW)
推荐的N2O实验室间可比性目标为±0.1 ppb。
•此外,通过GC-ECD和RGA的10分钟采样频率捕获的N2O污染事件的零星和短时间分辨率可能不完全。
•而现在市面上可用的新型光学仪器可以比以前的系统更准确和更迅速地收集数据。
•Lebegue等人(2016)先前曾用实验室条件下比较了用光学仪器进行的N2O测量;然而,这项研究比较了一定数量的仪器在实验室条件下进行的测量.
•较远的采样地采样条件通常与实验室的采样条件不同;因此,进一步比较远程野外测量采样时的需要位置信息
2.野外位置
•塔科尔斯顿高塔(英国诺福克,图1)位于英国东部,属于英国DECC网络系统。
•该站点自2012年开始运行,不断测量超过50种温室气体和臭氧消耗物质,包括N2O和CO。


对野外N2O和CO测量时使用的气体色谱分析法,还原气体分析仪和离轴一体化腔体输出光谱进行的比较研究

图1.英国DECC监测站位置。所有英国监测站均设在电讯塔。

红点代表目前的DECC监测站,而蓝点代表前英国DECC监测站。



对野外N2O和CO测量时使用的气体色谱分析法,还原气体分析仪和离轴一体化腔体输出光谱进行的比较研究 

图2. LGR仪器安装在Tacolneston高塔。

 

3.仪器仪表
•自2012年以来,Tacolneston公司已经使用GC-ECD(Agilent 6890 GC)和RGA(PP1,Peak Laboratories)测量了N2 O和CO。 
•2016年9月,在塔科尔内斯特(Tacolneston)安装了一个离轴集成腔体输出光谱仪(OA-ICOS;具有斯克里普斯海洋学研究所修改的Los Gatos Research EP30 N2O / CO分析仪)(图2)。 
4.实验
•样品空气从54,100和185 m.a.g.l.在〜20 L min -1。 
•两种仪器通过定制的前端系统采样形成分支的二次线(图3)。 
•使用WMO标准校准的标准(N 2 O WMO x2006A和CO WMO x2014A)校准的仪器。 
•使用一套校准气体校正仪器非线性的数据。 
•仅使用与GC相同入口的数据
•09/2016 - 03/2017:100 m.a.g.l.


对野外N2O和CO测量时使用的气体色谱分析法,还原气体分析仪和离轴一体化腔体输出光谱进行的比较研究

对野外N2O和CO测量时使用的气体色谱分析法,还原气体分析仪和离轴一体化腔体输出光谱进行的比较研究

图3: Tacolneston实验装置示意图。


•03/2017 - 08/2017:185 m.a.g.l. 
•数据在一分钟矩阵中匹配。

5.结果
 

对野外N2O和CO测量时使用的气体色谱分析法,还原气体分析仪和离轴一体化腔体输出光谱进行的比较研究
•表1显示了测试期间的仪器精度。

标准气体从2016年9月1日至2017年8月1日重复注射的LGR和GC-ECD / RGA(MD)精度(1σ)
•LGR和GC-ECD / RGA兼容性对于N2O如图4所示,对于CO如图5所示

对野外N2O和CO测量时使用的气体色谱分析法,还原气体分析仪和离轴一体化腔体输出光谱进行的比较研究
图4. 2016年9月1日至2017年8月1日期间的N2O兼容性结果:

a)LGR和GC-ECD N2O值的时间序列,

b)仪器之间的N2O差异,以及c)仪器报告值之间的相关性。

对野外N2O和CO测量时使用的气体色谱分析法,还原气体分析仪和离轴一体化腔体输出光谱进行的比较研究

图5. 2016年9月1日至2017年8月1日期间的CO兼容性结果:

a)LGR和GC-ECD CO值的时间序列,

b)仪器之间的CO差异,以及c)仪器报告值之间的相关性。

6.结论
•使用GC-ECD / RGA测量2012年以来Tacolneston高塔大气CO和N2O。 
•LAC CO / N2O分析仪于2016年9月在Tacolneston安装,与GC-ECD / RGA平行运行
•LGR对于CO和N2O测量都更为准确。 
•原位仪器相容性显示平均偏差:
•N2O:0.298 nmol mol -1(超过WMO相容性指南±0.1 nmol mol -1)。 
•CO:-1.001 nmol mol -1(WMO兼容性指南为±2 nmol mol -1)。
•需要对LGR和GC-ECD / RGA的非线性校正进行更多的调查。


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