助力“双碳” 安光所在温室气体通量监测方面取得新进展

当前，大气中的一氧化碳浓度超过410ppm，比工业前浓度高出近50%，增长速度在近5500万年中前所未有。随着大气中温室气体的增多，由温室气体引发的气候变化和生态环境问题逐渐成为全球关注的焦点，通过高灵敏度的温室气体监测仪器监测来监测温室气体的通量排放，在了解当地气候情况和环境管理方面有着重要意义。

 

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是一种利用二极管激光器的波长调谐特性，获得被选定的待测气体特征吸收线的吸收光谱，从而对相关气体进行定性或者定量分析的技术，凭借其响应速度快、灵敏度高、容易操作等的优点，常被用于环境监测、医学诊断以及工业过程检测等领域。

 

为了解陆地生态系统对碳元素的吞吐情况，科学界提出利用空气流动产生的湍流涡旋测量温室气体的排放量。利用可调谐二极管激光吸收光谱涡度相关监测技术与设备是生态系统中温室气体通量收支情况观测的重要手段。

 

涡流协方差(EC)技术是测量大气中物质和能量交换的重要方法，它可利用配备有足精度传感器的气体分析仪来测量生态系统中的碳交换。利用涡流协方差技术测量气体通量的方法主要有开放光路式和闭路式两种。

 

总体来看，开放光路式优于闭路式。开放光路是一种原位测量，与闭路式测量相比，它具有系统功耗低、重量轻等特点，闭路是的系统哄好高达数百瓦，重量有时高达数百公斤。然而，传统开放光路式长时间在野外环境中工作，也临着镜片镀膜污染和腐蚀等问题。

 

日前，中科院合肥研究院安光所的高晓明团队在知名期刊Optics Express上针对开放光路式测量技术上的上述缺陷，发表了相关研究成果，题为《基于TDLAS的开放光路防污染多通池气体分析仪用于实时监测大气水蒸气(H2O)和二氧化碳(CO2)通量》。

 

研究团队针对开放光路式镜片镀膜易污染、腐蚀的问题，首次提出了反面镀膜的防腐蚀、防污染开放光路多通池的设计，有效避免了外界环境对镜片膜层的污染和腐蚀。研究团队将该设计应用于大气温室气体的监测设备中，提高了开放光路系统的稳定性和耐用性。

 

此外，研究团队利用新开发的设备对小麦季节农田生态系统CO2和H2O通量进行了为期一个月的外场对比观测实验，其观测结果与国际上主流的监测仪器具有良好的一致性。

 

2020年，我国在第七十五届联合国大会上宣布，中国将力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和目标。碳达峰碳中和是我国作出的重大战略决策，提升陆地生态系统碳汇是实现我国“碳中和”目标最绿色和经济的有效途径，该设计的开发为我们持续监测生态系统的碳吞吐情况开发了新途径。

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