Picarro G2131-i 高精度CO2碳同位素和气体浓度分析仪

N2O是一种重要的温室气体，其温室效应约为CO2的300倍（按分子计算）；同时也是目前排放率最大的消耗臭氧层物质。海洋是大气中重要的N2O来源，约占全球N2O的21%；自Craig和Gordon（1963）首次对海洋N2O进行研究以来，海洋N2O的研究得到广泛关注。极区海洋由于现场气候条件恶劣，科学研究受限，也是当前N2O研究工作开展较少的区域之一，有研究显示，亚北极北大西洋区域存在全球目前唯一确认的N2O汇区，而南大洋则是N2O重要源区。因此，相关研究工作是气候变化认识中的重要内容，不容忽视。

N2O是一种重要的温室气体，其温室效应约为CO2的300倍（按分子计算）；此外，N2O是目前排放率最大的消耗臭氧层物质。海洋是大气中重要的N2O来源，约占全球N2O的21%；自Craig和Gordon（1963）首次对海洋N2O进行研究以来，这一课题得到了广泛的关注，今天带来的是中国国家北极研究考察队第七次北极科学考察中关于海洋N2O的研究成果。

CRDS做温室气体测量和气体稳定同位素测量的区别是什么？ CRDS与ICOS相比如何？ CRDS与FTIR，NDIR和TDLAS相比如何？ CRDS如何选择测量特定气体的波长？ CRDS可以同时检测多少种气体？ CRDS仪器是否可以在野外现场重新配置以获得不同的目标气体的结果？ CRDS能测量液体样品吗？ CRDS真的不需要校准吗？

摘要：自主设计离散气体样品进样系统连用Picarro G2131-i碳同位素分析仪测试少量气体样品的δ13C和xCO2。

文章设计了一种分析小离散样本（50ml注射器）的方法。测量是通过参考标准空气基线，将50ml注射样品输入CRDS分析仪（Picarro G2131-i），样品将在CRDS数据馈送中产生尖峰，从而完成测量。文章作者开发了一个定制软件，用于实时管理测量过程和汇总样本数据。与VPDB（Vienna Pee Dee Belemnite）相比，该方法成功地用CO2摩尔分数（xCO2）在<0.1到>20000ppm范围内进行了测试，δ13C–CO2值在−100到+30000‰范围内。样品测量速度通常为10 samples h−1，理想条件下可能为13h−1。常规使用中，无效测量率约为1%。使用0.05至2109ppm x CO2和δ13C–CO2的标准气体进行校正以校正记忆效应，其水平在−27.3至+21740‰之间。重复性试验表明，对于自然丰度为300-2000 ppmv的13C-CO2样本，50ml样品在x CO2中的精密度为0.05%，在δ13C–CO2中的精密度为0.15‰。在9个月的时间内，对测量结果的长期一致性进行了测试，结果表明，没有产生系统测量偏差。文章对离散气体样品的标准化分析拓展了CRDS方法测量13C的应用范围，增强了其替代传统同位素比值测量技术的潜力。由于方法涉及最小的设置成本，可以很容易地在Picarro G2131-I和G2201-I分析仪中实施，或为与其他CRDS仪器和微量气体一起使用而量身定做。

使用光腔衰荡光谱法（CRDS）对空气中的δ13C CO2分析越来越普遍。然而，对于高13C丰度对CRDS测量性能的影响知之甚少。12CO2和13CO2谱线之间的重叠可能对13C富集样品CO2同位素使用CRDS方法测量，产生不利影响。CO2中13C富集可以导致进行x12CO2测量的CRDS仪器（如G2131-i）出现微小误差，文章提出了一个经验修正的测量二氧化碳在空气中13C富集的简单方法。 文章使用Picarro G2131-I CRDS同位素- CO2气体分析仪，在合成空气中测试了具有广泛变化的13C丰度（从天然原子到20.1原子）和CO2摩尔分数（x CO2：<0.1到2116ppm）的特殊重量标准。通过分析标准的测量误差，评估了12CO2和13CO2谱线之间光谱干扰的存在。采用多组分校准策略，结合同位素比值和摩尔分数数据，确保了 δ13C CO2、x12CO2和x13CO2校正值的准确性与一致性。 在整个测试范围（<0.005至100 ppm）内，CRDS技术对x13CO2的测量均准确无误。另一方面，对x12CO2测量中的光谱串扰导致x12CO2、总x CO2（x12CO2+x13CO2）和δ13C CO2数据不准确。x12CO2测量的经验关系将13C /12C同位素比值（即13CO2/12CO2，RCO2）作为一个二次（非线性）变量来补偿干扰，并使我们的标准气体能够准确校准进行所有CO2成分测量的仪器。

Picarro G2131-i 碳同位素和气体浓度分析仪可以适应各种应用场景的测量：从大气和海洋科学研究到食品/饮料的来源探究及其真实性评价。仪器测量二氧化碳中δ¹³C时精度为0.1‰，同步测量二氧化碳（CO?）和甲烷（CH?）气体浓度时，精度可以达到200和50ppb。同时，系统对水蒸汽（H?O）以ppm（百万分之一）级的精度测量，用以校正CO?和CH?干摩尔分数。 二氧化碳中的碳同位素通过光合作用进入植物，其δ¹³C特征可以直接标记植物来源，例如鉴别食物和饮料的植物原产地和真实性。δ¹³??C同位素表征也可间接用于分析以植物为食的动物的饮食，这将帮助我们深入理解动物饮食模式以及动物食物源的可靠性。