碳排放監(jiān)測(cè)常用技術(shù)與方法

    我國(guó)目前的碳排放數(shù)據(jù)是根據(jù)ICPP提供的排放因子和核算方法估算的，然而這些排放因子和計(jì)算結(jié)果是否與我國(guó)實(shí)際排放情況一致仍需驗(yàn)證，因此直接監(jiān)測(cè)碳排放就成為重要的評(píng)估和驗(yàn)證手段之一。

    發(fā)展可靠的碳排放監(jiān)測(cè)技術(shù)，準(zhǔn)確而全面獲取碳排放數(shù)據(jù)，可以為碳減排措施的制定及其減排效果評(píng)估提供有力的技術(shù)支撐。本文對(duì)幾種常見(jiàn)的碳排放監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法進(jìn)行綜述。

    一：非分散紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)（NDIR）

    NDIR監(jiān)測(cè)技術(shù)利用普通紅外光源，根據(jù)氣體在紅外波段的“指紋”特性，吸收紅外輻射，產(chǎn)生熱效應(yīng)變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以此測(cè)定氣體的濃度。該方法具有穩(wěn)定性好、測(cè)量范圍寬、功耗小等優(yōu)點(diǎn)，在溫室氣體監(jiān)測(cè)中應(yīng)用比較廣泛。

    二：光腔衰蕩光譜技術(shù)（CRDS）

    幾乎每種小的氣相分子（例如，CO2，H2O，H2S，NH3）都具有獨(dú)特的近紅外吸收光譜。在低于大氣壓的壓強(qiáng)下，它由一系列狹窄、分辨良好的尖銳波譜曲線組成，每條曲線都具有特征波長(zhǎng)。因?yàn)檫@些曲線間隔良好并且它們的波長(zhǎng)是已知的，所以可以通過(guò)測(cè)量該波長(zhǎng)吸收度，即特定吸收峰的高度來(lái)確定任何物質(zhì)的濃度。但是，在傳統(tǒng)的紅外光譜儀中，因痕量氣體產(chǎn)生的吸收量太少而無(wú)法測(cè)量，通常靈敏度只能達(dá)到ppm級(jí)別。CRDS-光腔衰蕩光譜-通過(guò)使用長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里的有效吸收光程來(lái)突破這種靈敏度限制。CRDS能在幾秒鐘或更短的時(shí)間內(nèi)對(duì)氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，靈敏度可以達(dá)到ppb級(jí)別，甚至有些氣體可以達(dá)到ppt級(jí)別。

    三：可調(diào)諧激光光譜分析技術(shù)（TDLAS）

    可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜（TDLAS）技術(shù)主要利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的特性，即窄線寬和波長(zhǎng)可通過(guò)控制注入電流的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)分子的單個(gè)或幾個(gè)距離非常接近且難以區(qū)分的吸收線進(jìn)行測(cè)量。TDLAS通常采用單一窄帶激光頻率掃描獨(dú)立的氣體吸收線。為了獲得最高的選擇性，一般選擇在低壓條件下進(jìn)行分析，以避免壓力對(duì)吸收線寬度的影響。

    目前已經(jīng)發(fā)展成為非常敏感和廣泛應(yīng)用于大氣中痕量氣體監(jiān)測(cè)的技術(shù)。它具有高靈敏度、實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)性以及多組分同時(shí)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。

    四：離軸積分腔輸出光譜技術(shù)原理（ICOS）

    OA-ICOS技術(shù)采用離軸耦合方式，當(dāng)激光以特定角度入射并實(shí)現(xiàn)離軸耦合時(shí)，激發(fā)了光學(xué)腔的高階模式，從而導(dǎo)致腔透射光場(chǎng)的幅度變得相對(duì)穩(wěn)定，這樣可以直接進(jìn)行吸收光譜的測(cè)量。另外，結(jié)合波長(zhǎng)調(diào)制光譜技術(shù)，還可以進(jìn)一步提高探測(cè)靈敏度。由于激光和腔之間的耦合處于非共振模式，激光與腔的耦合效率極低，因此需要采用高功率激光或高靈敏光電探測(cè)器來(lái)完成測(cè)量任務(wù)。在溫室氣體監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，該技術(shù)具有高精度和高靈敏度的特點(diǎn)。

    五：連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）

    CEMS采用高精度電化學(xué)氣體傳感器，通過(guò)傳感器、光譜分析等技術(shù)，連續(xù)、自動(dòng)地監(jiān)測(cè)環(huán)境中的CO2、CH4、NH3、N2O濃度等參數(shù)得到碳排放量，精度高、響應(yīng)速度快、重復(fù)性好，實(shí)現(xiàn)碳排放核算的實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化。

    同時(shí)，利用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，建立基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的碳排放核算方法體系，可進(jìn)一步提升碳排放核算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

    除以上幾種碳監(jiān)測(cè)方法外，還有基于遙感、衛(wèi)星定位導(dǎo)航和無(wú)人機(jī)的三維空間碳排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于物聯(lián)網(wǎng)的碳排放量監(jiān)測(cè)方法等。

    為更好的落實(shí)“減污降碳”的總要求，提升綜合試點(diǎn)城市溫室氣體業(yè)務(wù)化監(jiān)測(cè)能力監(jiān)測(cè)以及重點(diǎn)行業(yè)碳排放監(jiān)測(cè)能力，我公司推出了一系列碳監(jiān)測(cè)儀器，涵蓋了低中高精度溫室氣體分析儀，可廣泛用于污染源溫室氣體在線/便攜監(jiān)測(cè)，環(huán)境空氣溫室氣體在線/便攜監(jiān)測(cè)，化工園區(qū)企業(yè)廠界溫室氣體的網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)等方面。