基于TDLAS技术测量大气及土壤甲烷呼吸研究取得新进展

近日，中科院合肥研究院安光所高晓明研究员团队在利用可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)测量大气甲烷(CH4)及土壤甲烷呼吸方面取得新进展，相关研究以《用于生态应用的双增强型多通池波长调制光谱CH4传感器》为题发表在国际知名期刊Optics Express上。

CH4作为一种在大气中存在寿命较短的温室气体，其排放的控制对于减缓温室效应有着重要意义。在CH4循环中，土壤既是既是它的来源，也是固碳减少大气碳的去处，土地的利用方式会对CH4循环造成重要影响。为了了解不同土壤在CH4循环中的贡献，需要测量土壤中CH4通量。TDLAS是气体检测中常用的技术之一，具有高灵敏度、高精度、高选择性，以及响应速度快等优点。为了获得更高的检测灵敏度，通常使用多通池来增加吸收光程。传统的赫里奥特池存在镜面利用率低，为达到更长的光程需要增加多通池基长所导致的吸收池体积庞大的问题。

团队刘锟研究员、王瑞峰博士研究生等人提出一种双增强型赫里奥特多通池，采用再入射的方法在33.3厘米的多通池基长下实现了73.926米的有效吸收光程，再结合温度控制和吸收线锁定等优化方法，提高了系统的长期稳定性和耐用性，研发的设备探测极限达到10ppbv。团队还利用该设备对草地CH4通量进行了测量，并对大气CH4进行了长期观测。

该研究工作得到国家重点研发计划项目，国家自然科学基金等项目的资助。

CH4传感器原理图

草地CH4通量测量示意图与通量测量结果