甲烷监测对比，谁才是农田气体排放监测的王者？

项目背景

甲烷 (CH₄) 这种强温室气体的大气浓度近年来一直在以前所未有的速度上升，自 2020 年以来增长率创历史新高。甲烷在大气中的寿命约为 10 年，而二氧化碳 (CO₂) 的寿命为 100 年，甲烷的温室效应是二氧化碳的25倍，主要来源包括农业、化石燃料开采和废弃物处理等。这些特点使得减少甲烷排放成为短期减少人为全球变暖的优先目标，精准测量大气中甲烷的浓度对于研究其环境影响和制定减排政策具有重要意义。

本测试旨在对比HealthyPhoton公司生产的HT8600大气甲烷激光开路分析仪与另一款成熟的商用甲烷分析仪的性能。通过对比两款仪器在农田中甲烷排放的通量和浓度的测量结果，评估其在精准性、灵敏度和稳定性方面的表现。

测试方法

测试在济南的一片农田中进行，该区域为典型的农业生态系统，能够真实反映农业活动对大气甲烷浓度的影响。具体步骤包括：

1. 在农田不同位置设置测试点，安装两款仪器。

2. 在2024年7月7日至7月9日期间进行多次测量，记录数据。

3. 分析数据，比较仪器的灵敏度、准确性和稳定性。

测试表现

浓度/EC通量对比

1. 甲烷浓度 (CH₄ Concentration)：中间部分显示了两台仪器的甲烷浓度测量值，单位是ppbv。从图中可以看出，两台仪器的测量结果非常接近，但在某些时段会有略微差异。

2. 湍流通量 (EC Flux)：底部显示了两台仪器测量的湍流通量（μmol⁺¹s^-1m^-2）的变化情况。两台仪器的测量值整体趋势一致，但在某些时段有较大的差异，尤其是在高通量时段。

原始通量与校正后通量对比

表明HT8600和商业甲烷分析仪在测量甲烷浓度和湍流通量时具有较高的一致性，但也显示了在不同条件下可能存在的一些差异。

X轴是经过校正的商业分析仪的湍流通量（单位：μmol⁺¹s^-1m^-2），Y轴是HT8600的原始湍流通量数据（单位：μmol⁺¹s^-1m^-2）。图中的点基本上沿着Y=1.09X的回归直线分布，R²值为0.9868，表示两者之间的相关性非常高。

表明HT8600的原始通量与经过WPL校正的商业分析仪测量值具有很高的线性相关性和一致性，HT8600的性能得到了很好的验证，且数据处理过程更容易、由矫正过程造成的可能的误差更小。

共谱密度对比

图中的Y轴是标准化的共谱密度，X轴是标准化频率。三种测量方式的共谱密度在大部分频率范围内都非常一致，符合经典湍流谱理论（-4/3斜率线）。

表明HT8600在不同频率下的共谱密度表现与商业分析仪和基准温度的共谱密度表现非常接近，表明HT8600在动态响应和频率分辨率方面具有良好的性能。

测试小结

HT8600与市面上较为成熟的商业甲烷分析仪在测量甲烷浓度和湍流通量时具有较高的一致性，且在动态响应和频率分辨率方面具有良好的性能。

这两款仪器都展现了较高的测量精度和稳定性，为环境监测和科学研究提供了可靠的技术支持，为大气甲烷监测的理想选择。

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