高精(jing)度多(duo)組(zu)分溫室(shi)氣體分析(xi)儀(yi)：覆蓋大氣-土壤場景的(de)多(duo)維度(du)碳管(guan)理支撐技術(shu)

在全(quan)球積極(ji)推進(jin) “雙碳" 目標(biao)的(de)大背(bei)景(jing)下(xia)，多(duo)方(fang)位(wei)掌握(wo)碳(tan)循環(huan)動態(tai)，精(jing)準(zhun)實施碳管理成(cheng)為(wei)應(ying)對(dui)氣候變(bian)化(hua)的(de)關鍵(jian)。基(ji)於傅(fu)裏葉(ye)變(bian)換(huan)紅(hong)外光(guang)譜(pu)（FT-IR）技術(shu)的(de)高精(jing)度多(duo)組(zu)分溫室(shi)氣體分析(xi)儀(yi)，憑(ping)借(jie)特(te)殊(shu)的(de)技術(shu)優(you)勢，從大氣(qi)到(dao)土(tu)壤，構(gou)建(jian)起(qi)全(quan)維度(du)的(de)溫室(shi)氣(qi)體監測網絡，為(wei)科(ke)學(xue)、高效(xiao)的(de)碳管(guan)理(li)提(ti)供(gong)堅(jian)實的(de)數據基(ji)礎(chu)與技術(shu)保(bao)障(zhang)。

壹、FT-IR 技術(shu)：高精(jing)度監測的(de)核(he)心引擎(qing)

FT-IR 技術(shu)是(shi)高精(jing)度多(duo)組(zu)分溫室(shi)氣體分析(xi)儀(yi)的(de)核(he)心，其原(yuan)理(li)基(ji)於物質對(dui)紅(hong)外光(guang)的(de)選(xuan)擇(ze)性吸(xi)收。溫室(shi)氣(qi)體分子如二氧(yang)化(hua)碳、甲烷、氧(yang)化(hua)亞氮等，因(yin)各自特(te)殊(shu)的(de)化(hua)學(xue)鍵(jian)振(zhen)動和(he)轉動模(mo)式(shi)，會吸(xi)收特(te)定波長(chang)的(de)紅(hong)外輻(fu)射(she)，在紅(hong)外光(guang)譜(pu)上(shang)形(xing)成(cheng)特(te)征(zheng)吸(xi)收峰，這些吸(xi)收峰如(ru)同(tong)氣(qi)體分子的(de) “指紋(wen)" 。

分析(xi)儀(yi)中的(de)紅(hong)外光(guang)源(yuan)發(fa)射(she)出(chu)覆蓋所需波段(duan)的(de)紅(hong)外輻(fu)射(she)，經多(duo)次(ci)反射(she)氣室(shi)，使紅(hong)外光(guang)在氣室內(nei)多(duo)次(ci)穿過樣(yang)品(pin)氣體，增(zeng)加光(guang)與氣體分子的(de)相互作(zuo)用時(shi)間(jian)，提(ti)升(sheng)檢(jian)測靈敏(min)度(du)。邁(mai)克爾(er)遜(xun)幹涉儀(yi)將紅(hong)外光(guang)分成(cheng)兩束(shu)，經(jing)動鏡(jing)、定(ding)鏡反(fan)射(she)後產生(sheng)幹(gan)涉現(xian)象(xiang)形(xing)成(cheng)幹涉圖，再(zai)通(tong)過(guo)高靈敏(min)度(du)的(de)紅(hong)外探(tan)測器(qi)將幹(gan)涉圖的(de)光(guang)信(xin)號(hao)轉換(huan)為(wei)電(dian)信號(hao)，經傅(fu)裏葉(ye)變(bian)換(huan)算法(fa)，最(zui)終將幹(gan)涉圖轉換(huan)為(wei)紅(hong)外光(guang)譜(pu)圖。通(tong)過(guo)與高精(jing)度光(guang)譜(pu)數據庫比(bi)對(dui)，結合多(duo)元線(xian)性回(hui)歸(gui)等化(hua)學(xue)計量(liang)學(xue)算法(fa)，消除(chu)光(guang)譜(pu)重(zhong)疊幹擾(rao)，從而實(shi)現(xian)對(dui)多(duo)種(zhong)溫室氣(qi)體的(de)高精(jing)度識(shi)別與定量(liang)分析(xi)，檢(jian)測精(jing)度可(ke)達 ppb（十(shi)億分之壹）級(ji)別。

二、高空 “碳軌跡" 追蹤：大(da)氣(qi)環(huan)境監測的(de)利(li)器(qi)

大(da)氣是(shi)溫室(shi)氣體傳(chuan)輸與擴散(san)的(de)主(zhu)要(yao)空間(jian)，高精(jing)度多(duo)組(zu)分溫室(shi)氣體分析(xi)儀(yi)在大氣環境監測中發(fa)揮著(zhe)不(bu)可(ke)替代(dai)的(de)作(zuo)用。在城(cheng)市(shi)區域，分析(xi)儀(yi)被部署(shu)在交(jiao)通(tong)樞紐、工業(ye)園(yuan)區、居民區(qu)等關鍵(jian)位(wei)置(zhi)，實時(shi)監測機動車(che)尾氣、工(gong)業(ye)排(pai)放(fang)、居民生(sheng)活(huo)等產生(sheng)的(de)二氧(yang)化(hua)碳、甲烷等溫室氣體。

例(li)如，在某工業(ye)城(cheng)市(shi)，通(tong)過(guo)分析(xi)儀(yi)持(chi)續(xu)監測發(fa)現(xian)，特(te)定時(shi)段(duan)內(nei)工業(ye)園(yuan)區上空甲烷濃(nong)度(du)異常升(sheng)高，經進(jin)壹步溯源分析(xi)，精(jing)準(zhun)定位(wei)到(dao)園區(qu)內(nei)某化(hua)工企(qi)業(ye)儲(chu)罐存(cun)在泄漏(lou)點(dian)。企業(ye)及(ji)時(shi)修(xiu)復(fu)後，該區(qu)域甲烷濃(nong)度(du)顯著(zhu)下(xia)降(jiang)。此外，在全(quan)球生(sheng)態(tai)關鍵(jian)區(qu)域(yu)，如(ru)亞(ya)馬遜(xun)雨林、北極苔(tai)原等地，借(jie)助(zhu)便攜(xie)式(shi)分析(xi)儀(yi)，科研團隊長(chang)期監測大氣(qi)與植(zhi)被(bei)間(jian)的(de)碳交(jiao)換(huan)過(guo)程(cheng)，為(wei)研究全(quan)球碳循環(huan)、評估(gu)生(sheng)態(tai)系統碳(tan)匯(hui)能(neng)力提(ti)供(gong)關鍵(jian)數據，助(zhu)力完(wan)善氣(qi)候模(mo)型，為(wei)國(guo)家(jia)和(he)地區制定(ding)大(da)氣(qi)減(jian)排(pai)政策提(ti)供(gong)科學(xue)依據。

三、地(di)下(xia) “碳脈搏(bo)" 探測：土壤碳循環(huan)監測的(de)革新(xin)

土(tu)壤作(zuo)為(wei)陸(lu)地生(sheng)態(tai)系統重(zhong)要的(de)碳庫和溫(wen)室(shi)氣體排(pai)放(fang)源，其內(nei)部碳動態(tai)變(bian)化(hua)復(fu)雜(za)且(qie)微(wei)觀。傳(chuan)統監測手段(duan)難(nan)以(yi)精(jing)準(zhun)捕(bu)捉(zhuo)土壤孔(kong)隙(xi)中溫(wen)室(shi)氣(qi)體的(de)變(bian)化(hua)，而高精(jing)度多(duo)組(zu)分溫室(shi)氣體分析(xi)儀(yi)帶來了突(tu)破(po)。在農(nong)業(ye)領(ling)域，通(tong)過(guo)定(ding)制(zhi)化(hua)的(de)土壤通(tong)量(liang)室(shi)，分析(xi)儀(yi)可(ke)精(jing)確(que)測定土(tu)壤 - 大氣界面(mian)的(de)溫室(shi)氣(qi)體交(jiao)換(huan)通(tong)量(liang)。研究發(fa)現(xian)，不(bu)合(he)理的(de)化(hua)肥施用會(hui)導(dao)致農(nong)田氧(yang)化(hua)亞氮排(pai)放(fang)量(liang)大(da)幅(fu)增(zeng)加，而采(cai)用精(jing)準(zhun)施肥結合稭稈(gan)還田技術(shu)，能(neng)顯著(zhu)降(jiang)低(di)氧(yang)化(hua)亞氮和甲烷排(pai)放(fang)。在濕地生(sheng)態(tai)系統，分析(xi)儀(yi)揭(jie)示(shi)了水(shui)位(wei)、溫(wen)度等因(yin)素(su)對甲烷排(pai)放(fang)的(de)影響(xiang)機(ji)制，為(wei)濕(shi)地保(bao)護和(he)修復(fu)提(ti)供(gong)數據支持(chi)，助(zhu)力通(tong)過(guo)合(he)理(li)的(de)水位(wei)調控(kong)減(jian)少甲烷排(pai)放(fang)，增(zeng)強濕(shi)地(di)碳(tan)匯(hui)功(gong)能。

四(si)、數據驅(qu)動：構(gou)建(jian)全(quan)鏈條碳(tan)管(guan)理(li)閉環

高精(jing)度多(duo)組(zu)分溫室(shi)氣體分析(xi)儀(yi)獲取的(de)海量(liang)監測數據，經物聯網實(shi)時(shi)傳(chuan)輸至大數據平臺，與其他(ta)碳(tan)相關數據整合分析(xi)，構(gou)建(jian)起(qi)從數據采(cai)集(ji)、處(chu)理(li)到(dao)決策應(ying)用的(de)全(quan)鏈條碳(tan)管(guan)理(li)閉環。

在工業(ye)企(qi)業(ye)，分析(xi)儀(yi)與生(sheng)產(chan)監控(kong)系統集(ji)成(cheng)，實現(xian)對(dui)生(sheng)產(chan)全(quan)流程(cheng)溫室(shi)氣(qi)體排(pai)放(fang)的(de)實時(shi)預(yu)警(jing)與精(jing)準(zhun)管控(kong)。某鋼鐵企業(ye)通(tong)過(guo)分析(xi)儀(yi)監測燒結、煉(lian)鋼等工序的(de)二氧(yang)化(hua)碳排(pai)放(fang)，結合數據分析(xi)優(you)化(hua)生(sheng)產(chan)工藝，降(jiang)低(di)能源(yuan)消耗，年減(jian)排(pai)二氧(yang)化(hua)碳數十(shi)萬噸。在區域層面，政府利(li)用分析(xi)儀(yi)數據建立(li)本地化(hua)碳循環(huan)模(mo)型，科(ke)學(xue)規劃能源結構(gou)調整、生(sheng)態(tai)修復(fu)等碳管理策(ce)略(lve)，助(zhu)力區(qu)域(yu)實現(xian)碳(tan)達(da)峰、碳(tan)中(zhong)和目標(biao)。從(cong)大氣到土(tu)壤，基(ji)於 FT-IR 技術(shu)的(de)高精(jing)度多(duo)組(zu)分溫室(shi)氣體分析(xi)儀(yi)，以(yi)其(qi)出(chu)色的(de)監測精(jing)度和(he)強(qiang)大(da)的(de)功能(neng)，成(cheng)為(wei)多(duo)方(fang)位(wei)碳(tan)管理(li)的(de)核(he)心工具。隨著(zhe)技術(shu)的(de)不斷進(jin)步，它(ta)將在守護地(di)球生(sheng)態(tai)環境、推動全(quan)球可(ke)持(chi)續(xu)發(fa)展(zhan)的(de)進程(cheng)中發(fa)揮更(geng)加重要(yao)的(de)作(zuo)用。