气体监测系统

一、产品介绍我国首产并有自主知识产权的气体远距离监测红外光谱仪系统，该红外监测系统可对气体远距定性、定量识别分析；可成像预警直观溯源；可在线监测、巡航、便携使用；广泛用于石油、化工、环保、安监、消防、科研等领域有毒有害气体遥测预警成像系统利用气体红外指纹光谱对气体云团进行遥感探测，通过识别软件实现对危险气体的快速定性识别和半定量反演，配合扫描云台和同轴可见-红外相机实现检测区域的扫描成像，依据气体的种类和浓度，分别以不同的颜色和深浅与可见图像或视频进行伪彩叠加，可以直观快速的核定危险气体源头、给出其在大气中的分布和扩散趋势。产品由集成了同轴相机的可见-红外相机的傅里叶红外光谱仪、扫描云台及配套的识别反演软件组成，如图 1所示。产品可以固定架设，也可采用车载方式。该检测方法与常规技术相比，具有以下特点：（1） 对现场气体远距离进行探测；（2） 不需采样，无需繁琐和危险的取样手续；（3） 检测种类多（涵盖了绝大多数易燃易爆和有毒气体种类）；（4） 自动识别气体种类、反演浓度、自动报警；（5） 快速进行危险气体源头的定点定位、核定污染范围及其在空气中的分布和扩散趋势；（6） 快速分析多组分混合物；（7）监测范围广、速度快、灵敏度高。灵敏度高，可达到ppm.m级别，检测速度快，3秒钟内给出检测结果。二、测量成分：◆ 化学毒剂：沙林（GB）、芥子气（HD）、维埃克斯（VX）、索曼（GD）、环沙林（GF）、塔崩（GA）、路易斯气（Lewisite）等；◆有害气体：二氧化硫、硫化氢、氮氧化物、一氧化碳、氯化氢、苯、甲苯、二甲苯、 苯系物、多氯联苯、砷化氢 、磷化氢、光气、氯化氰、氰化氢等200多种气体；◆挥发有机物（VOCs）；三、应 用：◆港口、海事局应用方式：高处架设或船载流动检测目的：针对进港船舶是否更换清油及排放超标的监测◆环保执法大队应用方式：高处架设或车载流动检测目的：提高环保部门针对排污企业超标排放的监测及执法技术手段◆化工园区管委会、安监局应用方式：高塔或高处架设，针对园区整体24小时监测目的：拓展政府部门对于化工园区的安全管理手段，监控偷排，防止爆燃类生产事故◆中海油、中石油、中石化应用方式：高塔或高处架设，无人车载巡检目的：防止爆燃类、中毒等生产事故◆消防大队、安监局应用方式：车载流动检测目的：火灾现场、危化品事故现场的应急处置支援，协助定性污染物种类、空气中分布及扩散趋势 创新点：用途：远距离360° 无死角扫描化工区气体泄露，覆盖从地到空的排放；可同时识别几十种气体，定性物种和定量数据可视化的输出。助力园区安全预警、泄露点快速溯源。 1、进入2017年国家重点研发计划，应急管理部“卡脖子”重大工程之一，公安部“十三五”反恐专项入选装备，军转民高科技产品，几十项专利支撑。2、测量距离覆盖几十米到5km，无需采样，原位秒级快速测定几十种VOCs和无机有毒有害气体。3、360度无死角大范围扫描：可实现水平360° 、仰俯 -30° ～ 45° ，1～ 5公里范围监测，空间覆盖度高。 4、可视化输出模式，助力溯源：将肉眼看不到的气体可视化，颜色表示浓度高低；自带可见光相机和红外相机，气体的图像叠加于相机图片上，使用人一眼就能看到污染排放的位置、具体物种和大致浓度，并了解扩散趋势和范围。。 5、应用场景多样：可便携、车载、船载，可连续自动和无人值守，提高工作效率。气体监测成像预警系统

记者16日午后从山西省气象局了解，由中国气象局、山西省发展和改革委员会、山西省科技厅和山西省气象局共同投资，山西省气象科学研究所承建的“山西省温室气体观测站网建设(一期)工程”已顺利完成并正式试运行。　　据了解，此工程实现了山西环境温室气体浓度数据的在线监测、在线传输、在线处理和在线发布。标志着山西率先建成全国首个省级环境温室气体浓度在线监测系统。　　此工程依托温室气体观测站网，获取CO2/CH4等温室气体、SO2、NOX、PM10/PM2.5/PM1等大气成分观测数据和相关气象数据，通过信息传输系统传到中心站，从而建立起山西全省的环境温室气体浓度数据库。　　此间专业人士称，建立温室气体观测站网为可准确掌握山西全省温室气体浓度变化状况及时空分布特征，了解全省不同地区温室气体浓度、排放种类及排放量和吸收汇的动态变化提供了重要技术支撑。同时，通过对数据进行分析处理并形成相关业务服务产品，定期向政府及相关部门报送，还有助于为各级政府应对气候变化提供科学数据和对策建议，为全省温室气体减排战略的制定和区域、部门产业及能源结构的调整等相关决策提供科学依据，为山西在未来的省际碳补偿、交易谈判中抢占制高点提供重要支持。　　此工程于去年11月开工建设，总投资1025万元人民币，先后建成温室气体观测中心站、太原、临汾和大同子站，完成观测仪器、信息传输系统的安装调试，实现数据正常传输。　　据称，目前，山西气科所也已对中心站和各子站的业务人员进行集中培训，为有效开展相关观测业务和服务奠定良好基础。

1 摘要陆地生态系统中土壤温室气体排放或吸收过程极其复杂。实现多种土壤温室气体的同步原位监测已成为土壤温室气体研究人员的迫切需求。基于此，北京理加联合科技有限公司（以下简称理加）研发了土壤呼吸系列产品。其中PS-9000便携式土壤碳通量自动测量系统（以下简称“PS-9000”）用于测量土壤CO2通量，LGR UGGA+PS-3000便携式土壤呼吸系统（以下简称“PS-3000”）用于测量土壤CO2和CH4通量，LGR MGGA+PS-3010超便携CH4/ CO2土壤呼吸系统（以下简称“PS-3010”）用于测量土壤CO2和CH4通量，PS-3020便携式土壤呼吸系统（以下简称“PS-3020”）用于测量土壤N2O/CH4或N2O/CO通量。SF-9000多通道土壤碳通量自动测量系统（以下简称“SF-9000”）可连接多达18个呼吸室，多点测量土壤CO2通量，实现土壤碳通量的连续长期监测。SF-3500多通道土壤气体通量自动测量系统（以下简称“SF-3500”旧型号：SF-3000）可以连接多种气体分析仪来测量CO2，CH4，N2O，NH3和其他气体通量，也可以连接同位素分析仪来测量13CO2，12C18O16O，15N14NO同位素值。SF-3500可以收集多达18个呼吸室的连续数据集，以表征研究区域气体交换的时空变化。2 应用案例2.1 PS-9000中国科学院沈阳应用生态研究所，利用PS-9000测量果树园土壤CO2排放。2.2 PS-30001. 中国科学院大气物理研究所，在长白山森林生态系统的应用。2. 海南大学，在热带雨林的应用2.3 PS-3010中国科学院成都山地灾害与环境研究所，利用ABB LGR MGGA+LICA PS-3010监测海拔约4600 m的青藏高原五道梁土壤CO2和CH4排放。2.4 PS-3020上海市环境科学研究院，在崇明水稻田进行便携式N2O/CH4通量测量。2.5 SF-9000中国科学院西北高原生物研究所，在海北站高寒草地进行研究。2.6 SF-3000ABB LGR 分析仪+SF-3000可在不同生态系统中使用：森林、草地、湿地、沙漠和农业生态系统。也可在不同环境条件下使用：高海拔地区或低海拔地区、高温地区或低温地区、高湿地区或干旱地区。在国内有许多的应用案例：1 青藏高原（若尔盖草原），海拔超过3300 m。中国科学院地理科学与资源研究所。利用N2O/CO+UGGA+SF-3000长期监测土壤CO2，CH4， N2O，CO，H2O通量。2 内蒙古草原生态系统。北京师范大学。利用UGGA+SF-3000长期监测草地土壤CO2，CH4和H2O通量。3 天山（沙漠生态系统）。中国科学院新疆生态与地理研究所。利用CCIA+ SF-3000长期监测沙漠生态系统土壤CO2，δ13C，δ18O，H2O。4 长白山（森林生态系统），海拔超过2000 m，冬季寒冷。利用CCIA+ SF-3000长期监测森林生态系统土壤CO2，δ13C，δ18O，H2O。5 清原森林生态系统观测研究站。中国科学院沈阳应用生态研究所。SF-3000土壤通量系统用于清远林业站NOx的长期监测。6 青藏高原（湿地生态系统）。中国林业科学研究院湿地研究所。利用UGGA+ SF-3000监测青藏高原湿地生态系统的土壤CO2和CH4通量。7 云南哀牢山（森林生态系统）。中国科学院西双版纳热带植物园。利用CCIA+UGGA+SF-3000长期监测CO2, δ13C, δ18O, CH4, H2O。8 兰州市农田生态系统。兰州大学。利用N2O分析仪+SF-3000监测苜蓿地土壤的N2O通量。3 应用文章从研发生产至今，已经有许多科学家利用理加的土壤呼吸系列产品进行了诸多研究。例如，中国林科院湿地研究所湿地与气候变化团队以四川若尔盖高原泥炭地为研究对象，依托模拟极端干旱的野外控制实验平台，通过原位观测和室内试验相结合，利用PS-9000研究了若尔盖高原泥炭地生态系统碳排放（生态系统呼吸和土壤呼吸）对植物生长季不同时期极端干旱事件的响应，并揭示了植物和土壤酶活性对泥炭地碳排放变化的驱动机理；一组研究人员在青藏高原风火山利用PS-3000测量了两个生长季节（2017年和2018年）不同坡向（北向（阴坡）和南向（阳坡））和不同海拔的生态系统呼吸（Re）和CH4通量，旨在阐明其Re和CH4通量模式并量化生物和非生物因子调节Re和CH4通量的相对贡献；来自中国科学院地理科学和资源研究所的研究团队利用SF-3500研究了青藏高原高寒草甸CO2、CH4和N2O通量及其总平衡对3个增温水平的响应（环境、+1.5℃、+3.0℃），以理解（a）CO2与CH4和N2O通量对增温响应的差异，（b）年GHG通量对不同增温水平的短期敏感性以及（c）生长季和非生长季GHG通量对增温响应的差异。4 小结理加公司专注国产生态仪器的研发和生产，相信随着加大研发的投入和市场及时间的积累，理加公司一定会生产出更多、更好的生态仪器，给更多的国内外客户提供更有价值的产品。理加将继续努力以全新的面貌迎接更多的挑战和机遇，以更大的热情服务新老客户，为科研人员的科研事业保驾护航。5 Published Literature1.Yan ZQ, Kang EZ, Zhang KR et al. 2021. Plant and Soil Enzyme Activities Regulate CO2 Efflux in Alpine Peatlands After 5 Years of Simulated Extreme Drought[J]. Frontiers in Plant Science, 12: 756956. (PS-9000)2.Li Y, Wang GW, Bing HJ et al. 2021. Watershed scale patterns and controlling factors of ecosystem respiration and methane fluxes in a Tibetan alpine grassland[J]. Agricultural and Forest Meteorology, https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2021.108451. (PS-3000)3.Rong YP, Ma L, Johnson DA. 2015. Methane uptake by four land-use types in the agro-pastoral region of northern China[J]. Atmospheric Environment, 116: 12-21. (SF-3000)4.Rong YP, Ma L, Johnson DA et al. 2015. Soil respiration patterns for four major land-use types of the agro-pastoral region of northern China[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 213: 142-150. (SF-3000)5.Pan ZL, Johnson DA, Wei ZJ et al. 2016. Non-growing season soil CO2 efflux patterns in five land-use types in northern China[J]. Atmospheric Environment, 144: 160-167. (SF-3000)6.Pan ZL, Wei ZJ, Ma L et al. 2016. Effects of various stocking rates on grassland soil respiration during the non-growing season[J]. Acta Ecologica Sinica, 36: 411-416. (SF-3000)7.Ma L, Zhong MY, Zhu YH et al. 2018. Annual methane budgets of sheep grazing systems were regulated by grazing intensities in the temperate continental steppe: A two-year case study[J]. Atmospheric Environment, 174: 66-75. (SF-3000)8.Su CX, Zhu WX, Kang RH et al. 2021. Interannual and seasonal variabilities in soil NO fluxes from a rainfed maize field in the Northeast China[J]. Environmental Pollution, 286, 117312. (SF-3000)9.Yang L, Zhang QL, Ma ZT et al. 2021. Seasonal variations in temperature sensitivity of soil respiration in a larch forest in the Northern Daxing’an Mountains in Northeast China[J]. Journal of Forestry Research, 3. (SF-3000)10.Jia Z, Li P, Wu YT et al. 2020. Deepened snow cover alters biotic and abiotic controls on nitrogen loss during non-growing season in temperate grasslands[J]. Biolog11.Wang JS, Quan Q, Chen WN et al. 2021. Increased CO2 emissions surpass reductions of non-CO2 emissions more under higher experimental warming in an alpine meadow[J]. Science of the Total Environment, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.144559. (SF-3500)12.庄静静, 张劲松, 孟平等. 2015. 华北低山丘陵区土壤CH4通量对脉冲降雨的响应[J]. 东北林业大学学报, 43(10): 72-78. (SF-3000)13.庄静静, 张劲松, 孟平等. 2015. 华北低山丘陵区人工林土壤CH4通量测定代表性时段研究[J]. 生态环境学报, 24(11): 1791-1798. (SF-3000)14.刘博奇, 牟长城, 邢亚娟等. 2016. 小兴安岭典型温带森林土壤呼吸对强降雨的响应[J]. 北京林业大学学报, 38(4): 77-85. (SF-3000)15.庄静静, 张劲松, 孟平等. 2016. 非生长季刺槐林土壤CH4通量的变化特征及其影响因子[J]. 林业科学研究, 29(2):274-282. (SF-3000)16.何方杰, 韩辉邦, 马学谦等. 2019. 隆宝滩沼泽湿地不同区域的甲烷通量特征及影响因素[J]. 生态环境学报, 28(4): 803-811. (SF-3000)17.何可宜, 沈亚文, 冯继广等. 2021. 植物残体输入改变对樟子松人工林土壤呼吸及其温度敏感性的影响[J]. 北京大学学报(自然科学版), 57(2): 361-370. (PS-2000)