畜牧围栏环境中温室气体（CH4、N2O、NH3与C2H2）检测方案(多气体分析仪)

畜牧业围栏养殖与排放监测 应用背景 联合国粮食及农业组织(FAO)报告中明确指出畜牧业排放的温室气体超过全球温室气体排放的15%，与全球所有汽车尾气的排放量相当。然而，随着新能源汽车的广泛使用以及传统汽车排放控制技术的提高，汽车尾气排放量预计将会迅速下降。与此对应的是，全球肉类消费量在未来二十年预计将增长76%。其中大部分增长将来自亚洲，尤其是中国。随着中国明确对世界承诺碳达峰与碳中和的时间表与线路图，对碳排放强度影响巨大的畜牧业养殖，将会受到越来越多的关注与监管。 畜牧业的温室气体排放 甲烷(CH4)是一种温室气体，其促使地球变暖的效果是二氧化碳的28倍，畜禽温室气体排放主要源于反刍动物肠胃发酵产生的甲烷。 畜禽粪粪及处理中产生CH4、N2O、NH3与 C2H2(乙炔)。 氧化亚氮(N2O)是仅次于二氧化碳和甲烷的重要温室气体，其增温效应显著，在100年尺度上是二氧化碳的298倍，对全球温室效应的贡献率约占6%。而且氧化亚氮上升至平流层后还会与臭氧发生光化学反应，破坏臭氧层，从而形成恶性循环。 氨气(NH3)是雾霾形成的重要“推手”，在我国大气二氧化硫和氮氧化物得到一定程度控制的情况下，控制氨排放将成成控制大气二次无机颗粒物生成、降低PM2.5浓度的重要途径之一。氨排放大多与肉乳品业相关：《大气污染防治行动计划》就指出，除了畜禽养殖和废弃物处理过程产生大量氨外，喂养畜禽所需饲粮的种植过程程氮肥的施用也会产生大量的氨。 乙炔(C2H2)抑制技术(AIT)是目前土壤反硝化过程常用的研究方法。但是新近研究指出， AIT严重低估了反硝化率，并且未能捕捉到土壤含水量增加对反硝化率的影响。因此，对乙炔排放的监测，就变得尤为重要了。 案例介绍 案例一：比利时佛兰德斯农业、渔业和食品研究所 (ILVO) 的研究人员采用 PicarroG2508 多种气体分析仪在奶牛场和养猪场检测氨和温室气体浓度。该研究重点是确定几种仪器在测量具有挑战性高吸附性气体(例如：氨)时的性能。在本研究中， PicarroG2508 内部样品处理管线部分使用聚四氟乙烯代替不锈钢，以缩短响应时间。升级后的Picarro G2508 经过两个月的现场测试，氨的测试精度非常好， 上图可清楚反映出使用 CRDS 技术获得的数据(第一张图是红色线，第二张图是蓝色线)，在全程无校准的情况下，相比多次校准的其他方法(OPL与QCL)，测量结果具有高度一致性。 案例二：德国政府同著名的检测服务商 LUFA Nord-West 合作，正在开发用于畜牧围栏环境中，包括温室气体(CH4、N2O)以及氨气 NH3 与乙炔 C2H2气体排放的检测与管理标准。作为“减排畜牧 业"联合项目(EmiMin)的一部分，根据国际认可的 VERA 测量协议，就减少畜禽围栏场地排放的有效性、减排目标以及技术措施与影响因素进行了研究。 在其最近报告中，明确提出畜牧业围栏养殖中的排放测定，需要使用在线的、更高精度的 CRDS技术(G2203+G2508)替代传统 GC 或者 FTIR 方法。 扩展阅读：解决之道 Picarro G2508s 相比于一般的 G2508 增添了有利于减少氨气吸附的 SlicoNert 涂层，也加快了分析仪的流量，优化了包括氨气在内的各种气体的响应速度。 若环境空气(城市或农场)监测的应用对氨气的测量有侧重，则推荐使用 G2508s。 配置： G2508+MISC-SALE 如果是畜牧业围栏养殖环境，大量反刍动物形成甲烷排放，需要提高甲烷测量范围。配置： G2508+S0517+ MISC-SALE G2508 性能指标与在空气背景下的性能 规格 NO CH CO， NHs HO 初始精度(1o) <25 ppb+0.05% <10 ppb+0.05% <600 ppb+0.05% <5 ppb+0.05% <500 ppm 读数 典型值=5.0 ppb* 读数 读数 典型值=240 ppb* 读数 典型值=0.16ppb* 典型值=0.3 ppb* 精度，1分钟(1o) <10 ppb+0.05% <7 ppb+0.05% <300 ppb+0.05% <3ppb+0.05% <250ppm 读数 典型值=1.1 ppb* <5ppb+0.008% 读数 典型值=0.1 ppb* <5ppb+0.02% 读数 典型值=74 ppb* <200 ppb+0.05% 读数 典型值=0.07 ppb* <1 ppb+0.05% 读数 精度，5分钟(1o) 读数 典型值=0.6 ppb* 读数 典型值=0.1 ppb* 典型值=0.04 ppb* <100 ppm 确保精度范围 0.3-200 ppm 1.5-12ppm 380-5000 ppm 0-300 ppb 0-3% 测量范围 0-400 ppm 0-15 ppm 0-2% 0-2 ppm 0-7% 测量速率 气体响应 <8秒 <8秒 <8秒 <8秒 <8秒 (上升-下降10-90%， 90-10%) ~8秒 见下方注解 ~8秒 ~8秒 见下方注解 报告干摩尔分数 是 是 是 否 不适用 Picarro G2203 甲烷/乙炔(CH4/C2H2)分析仪能够使用乙炔示踪剂来测量可量化的排放率，是测量垃圾填填场或其它甲烷源中 CH4 逸散性排放的首选分析仪。 Picarro G2203 参数 CH4规格 C2H2规格 精度(2秒，1o) 3 ppb <600 ppt 最大漂移(8小时内，50分钟平均值的最值之差) <4ppb 1.5 ppb 【注】以上仪器与移动气象站、GPS系统、逆变器和适当连接器搭配使用时，也可适合车载运行。 如对该文章涉及的应用有兴趣，欢迎联系我们： Chenxf@cen-sun.com James@cen-sun.com 比利时佛兰德斯农业、渔业和食品研究所 (ILVO) 的研究人员采用 Picarro G2508 多种气体分析仪在奶牛场和养猪场检测氨和温室气体浓度。该研究重点是确定几种仪器在测量具有挑战性高吸附性气体（例如：氨）时的性能。在本研究中，Picarro G2508 内部样品处理管线部分使用聚四氟乙烯代替不锈钢，以缩短响应时间。升级后的 Picarro G2508 经过两个月的现场测试，氨的测试精度非常好，在全程无校准的情况下，相比多次校准的其他方法（OPL与QCL），测量结果具有高度一致性。