二氧化碳气体测定仪

（1）国家标准 《温室气体 二氧化碳测量 离轴积分腔输出光谱法》（GB/T 34286-2017）由气象部门提出，规定了使用离轴积分腔输出光谱法测量环境大气温室气体二氧化碳浓度的方法，适用于开展温室气体二氧化碳浓度的测量，在非污染大气下，其测量精度应小于0.1×10-6mol/mol。 《气相色谱法本底大气二氧化碳和甲烷浓度在线观测方法》（GB/T 31705-2015）由气象部门提出，规定了本底大气二氧化碳浓度气相色谱在线观测方法。 《气体中一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物的测定 气相色谱法》（GB/T 8984-2008）由中国石油和化学工业协会提出，规定了气体中二氧化碳的气相色谱测定方法，适用于氢、氧、氦、氖、氩、氪和氙等气体中一氧化碳、二氧化碳和甲烷的分项测定，以及一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物的总量（总碳）测定。 《固定污染源排气汇总颗粒物测定与气态污染物采样方法》（GB/T 16157-1996）由环境保护部门提出，规定了使用奥氏气体分析仪法测定固定污染源排气中二氧化碳的方法，其原理为用不同的吸收液分别对排气中的二氧化碳进行吸收，根据吸收前、后排气体积的变化，计算出该成分在排气中所占的体积分数。（2）行业标准 《温室气体 二氧化碳和甲烷观测规范 离轴积分腔输出光谱法》（QX/T 429-2018）是气象行业标准，除规定了利用离轴积分腔输出光谱法观测二氧化碳方法外，还对观测系统、安装要求、检漏与测试要求、运行和维护要求、溯源及数据处理要求等做了规定，适用于温室气体二氧化碳离轴积分腔输出光谱法的在线观测和资料处理分析。 《固定污染源废气 二氧化碳的测定 非分散红外吸收法》（HJ 870-2017）是国家环境保护标准，规定了测定固定污染源废气中二氧化碳的非分散红外吸收法，适用于固定污染源废气中二氧化碳的测定，方法检出限为0.03%（0.6g/m3），测定下限为0.12%（2.4g/m3）。 《环境空气 无机有害气体的应急监测 便携式傅里叶红外仪法》（HJ 920-2017）是国家环境保护标准，规定了测定环境空气中无机有害气体的便携式傅里叶红外仪法，为定性半定量方法，适用于环境空气中二氧化碳的现场应急监测，以及筛选、普查等先期调查工作，方法检出限1mg/m3，测定下限4mg/m3。 《沼气中甲烷和二氧化碳的测定 气相色谱法》（NY/T 1700-2009）是农业行业标准，规定了沼气中二氧化碳的气相色谱实验方法，适用于沼气中二氧化碳的测定。 《本底大气二氧化碳浓度瓶采样测定方法-非色散红外法》（QX/T 67-2007）是气象行业标准，规定了本底大气中二氧化碳浓度的非色散红外测定方法，适用于本底大气瓶采样样品二氧化碳浓度的测定。 《工作场所空气有毒物质测定 第37部分 一氧化碳和二氧化碳》（GBZ/T 300.37-2017）为国家职业卫生标准，规定了工作场所空气中二氧化碳的不分光红外线气体分析仪法，适用于工作场所空气中二氧化碳浓度的检测，方法检出限为0.001%。 综上，我国气象、生态环境、农业、职业卫生及石化工业等部门均提出了二氧化碳测量方法标准，涉及到的方法原理有离轴积分腔输出光谱法、非分散（不分光、非色散）红外光谱法、傅里叶红外光谱法、气相色谱法及奥氏气体分析仪法等。这些方法根据原理、采样方式、样品基质及特性不同，适用于各类应用场景。 其中农业、职业卫生及石化工业的二氧化碳测量方法主要是为了解决产品组分、职业防护等特定领域问题，从温室气体测量角度出发，在环境大气方面，气象部门提出了较为完善的测量方法体系，以离轴积分腔输出光谱法（GB/T 34286-2017和QX/T 429-2018）和气相色谱法（GB/T 31705-2015）为主，生态环境部门提出的便携式傅里叶红外仪法（HJ920-2017）仅适用于应急监测；在污染源废气方面，生态环境部门提出了非分散红外法（HJ870-2017），而奥氏气体分析仪法（GB/T 16157-1996），由于测试精度以及现场工作便利性的原因，在实际工作中应用不多。 在温室气体（二氧化碳）测量领域，与环境大气二氧化碳测量方法体系相比，污染源废气仅有一个手工测量方法，无在线监测技术规范，而“碳源监测”是实现碳中和的重要保障。国际上对于温室气体排放测算有“排放因子法”与“直接测量法”两种方法，直接测量法在精确度上优势较为明显，也是排放因子法中“排放因子”的基础来源。下一步，可以现有方法标准为依托，进一步优化完善方法体系，构建二氧化碳以及其他温室气体源、汇观测网络，为碳达峰、碳中和提供有效测量支撑与保障。

9月29日，中国气象局发布《2020年中国温室气体公报（总第10期）》。当日，中国气象局科技与气候变化司副司长严明良在中国气象局10月新闻发布会上介绍，2020年我国6个区域本底站的二氧化碳和甲烷浓度与2019年相比总体呈现增加趋势。中国气象局科技与气候变化司副司长严明良（图片来源：中国气象局）严明良表示，《2020年中国温室气体公报（总第10期）》与联合国世界气象组织（WMO）发布的《2020年WMO温室气体公报》相呼应，报告了中国2020年主要温室气体监测数据情况。严明良介绍，目前中国气象局有7个国家大气本底站开展温室气体业务观测，分别为青海瓦里关、北京上甸子、浙江临安、黑龙江龙凤山、湖北金沙、云南香格里拉和新疆阿克达拉。瓦里关国家大气本底站是世界气象组织全球32个大气本底站之一。2020年瓦里关国家大气本底站观测的二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的浓度分别为414.3±0.2 ppm、1944±0.7 ppb、333.8±0.1 ppb，与北半球中纬度地区平均浓度大体相当，二氧化碳浓度较2019年增幅约2.5ppm，与全球增幅持平。2020年我国6个区域本底站的二氧化碳和甲烷浓度与2019年相比总体呈现增加趋势。据悉，中国气象局在世界气象组织框架下，协调中国区域的温室气体及相关微量成分高精度观测，所用数据处理方法、标准、流程均与国际接轨，自上世纪九十年代开始温室气体本底浓度观测。从2016年起，我国发射3颗二氧化碳在轨卫星，2018年开始开展机载温室气体在线观测和平流层温室气体原位观测试验。2021年，中国气象局组建了包含44个国家级气象观测台站和16个省级气象观测站在内的国家温室气体观测网。截至目前，已经初步形成天、空、地一体化的温室气体立体观测能力。温室气体主要包括《京都议定书》限排的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、六氟化硫（SF6）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、三氟化氮（NF3），以及《蒙特利尔议定书》限排的消耗臭氧层物质。世界气象组织/全球大气监测网（WMO/GAW）负责协调大气温室气体及相关微量成分的系统观测和分析。大气温室气体浓度联网监测分析是历次《联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）科学评估报告》《联合国气候变化框架公约（UNFCCC）》、WMO和联合国环境规划署（UNEP）《臭氧损耗科学评估报告》等的数据来源和科学基础。2021年10月25日，WMO发布《2020年全球温室气体公报》。公报采用的大气温室气体浓度数据来自WMO/GAW、全球大气气体先进试验（AGAGE）等。公报称，全球大气主要温室气体浓度继续突破有仪器观测以来的历史记录，二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的浓度分别达到413.2±0.2 ppm、1889±2 ppb、333.2±0.1 ppb，2020年大气二氧化碳浓度增幅约2.5 ppm，高于过去十年平均增幅（2.4 ppm）。2020年全球大气甲烷和氧化亚氮浓度也达到了新的高度，增幅分别达11 ppb和1.2 ppb。根据美国国家海洋大气局（NOAA）的温室气体指数分析结果，2020年由大气长寿命温室气体引起的辐射强迫相比1990年上升了约47%，而其中二氧化碳的贡献超过80%。会上，严明良还表示，未来，中国气象局将进一步提升观测能力，形成覆盖我国16个气候关键区并辐射全球主要纬度带的全要素温室气体本底观测骨干网，增强全球大气二氧化碳和甲烷宽覆盖、高精度、高时空分辨率的业务化观测能力，基于我国自主卫星，联合多种星载探测手段，提高全球温室气体监测水平，为顺利实现我国碳达峰目标和碳中和愿景目标提供科学监测支撑。中国气象局气象探测中心副主任张雪芬在会上透露，“十四五”期间，中国气象局计划在全国16个气候关键观测区增补9个大气本底站，现正在开展前期的选址等相关工作。中国气象局气象探测中心副主任张雪芬（图片来源：中国气象局）同时，“十四五”期间，中国气象局还计划在我国主要的地、市级以上城市以及区域代表性好的地区，开展以二氧化碳为主的温室气体浓度的高精度在线观测和通量观测，并且有针对性地推动开展甲烷等非二氧化碳等温室气体浓度的观测，以满足我国碳中和监测评估系统的评估的需求。此外，中国气象局还将进一步加强国家级、省级在温室气体观测计量、标校溯源等方面的能力，进一步发挥中国气象局在我国温室气体监测方面的优势。

据悉，中国科学院大气物理研究所基于低成本中精度温室气体传感器，研究团队成功构建地基—无人机协同碳观测网络（LUCCN），并利用该观测网络对发电厂二氧化碳排放进行了定性和定量研究。相关研究成果在线发表于《大气科学进展》杂志。人为排放的大量二氧化碳留存在大气中，造成全球气候的显著变化。为尽快落实《巴黎协定》，降低气候变化对人类的影响，控制人为碳排放已成为社会各界的基本认识。“然而，由于对城市地区、重点行业的二氧化碳排放情况了解不足，我们目前掌握的全球碳收支情况仍具有很大的不确定性。”论文第一作者、中国科学院大气物理研究所副研究员杨东旭说，考虑到人为排放源具有较高的排放强度和复杂多变性，有必要对大气二氧化碳浓度变化开展密集、高质量的连续探测。为此，来自中国科学院大气物理研究所、中国科学院空天信息创新研究院等单位的多个科研团队紧密合作，在广东省深圳市和广西壮族自治区南宁市先后开展了针对城市地区和重点行业的温室气体地基遥感和无人机综合观测实验。实验中，杨东旭团队构建了一套地基便携设备和无人机飞行阵列协同的碳观测网络，以弥补温室气体探测卫星时空连续性不足的缺憾，形成了针对排放源的立体观测网络。该观测网络由5台地基观测设备和4台无人机设备构成，能够实现空—地协同的温室气体原位探测。杨东旭说：“这些探测设备均采用低成本、高精度的非色散红外传感器对大气二氧化碳浓度进行探测，每台地基观测设备均配备了高精度微型气象站，辅助后续的数据定标和量化分析。”杨东旭表示，新观测网络兼具地基和无人机的探测能力，在探测的时间连续性、空间覆盖度、机动性等方面具有明显优势，极大地提升了探测数据的有效信息含量。