儀器簡(jiǎn)介：
UoW FTIR型溫室氣體在線分析儀由澳大利亞Wollongong大學(xué)研發(fā)，由Ecotech合作生產(chǎn)，并提供范圍內(nèi)的分銷及符合ISO9001標(biāo)準(zhǔn)的售后服務(wù)。UoW FTIR型溫室氣體在線分析儀應(yīng)用多光程—傅里葉紅外變換（FTIR）光譜測(cè)量解析技術(shù)和高性能紅外檢測(cè)元器件，結(jié)合了完善的控制軟件系統(tǒng)，能夠全自動(dòng)地運(yùn)行，在線連續(xù)測(cè)量環(huán)境大氣（或其他種類的混合氣體）中多種溫室氣體成分的濃度及其穩(wěn)定同位素比率，運(yùn)行成本低，適于長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)。也可以根據(jù)用戶需求，相應(yīng)的改變配置，測(cè)量其他種類的痕量氣體。
自臺(tái)UoW FTIR型溫室氣體在線分析儀投入現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)應(yīng)用以來(lái)，10余年間，在已有多個(gè)用戶將本儀器用于環(huán)境大氣和本底地區(qū)大氣的溫室氣體觀測(cè)，并開(kāi)發(fā)了溫室氣體以外的測(cè)量功能。這些用戶包括： （CMA）、大連市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站、澳大利亞核科學(xué)技術(shù)組織（ANSTO）、澳大利亞的臥龍崗大學(xué)（University of Wollongong）、墨爾本大學(xué)（ University of Melbourne）、公共財(cái)富科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）、科學(xué)與技術(shù)組織（ANSTO），新西蘭的國(guó)家水和大氣研究所（NIWA），德國(guó)的海德堡大學(xué)（University of Heidelberg ）、不來(lái)梅大學(xué)（University of Bremen）、馬克斯·普朗克學(xué)會(huì)（MPG），韓國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)研究所（Korean Standards Institute ）等。
背景介紹：
溫室氣體是大氣中一些具有紅外輻射活性的微量氣體，包括二氧化碳、甲烷、*、氟利昂、水汽等30余種（類）。溫室氣體對(duì)太陽(yáng)短波輻射透明，卻對(duì)太陽(yáng)和地球表面的長(zhǎng)波（紅外）輻射有明顯的吸收作用，因而，溫室氣體對(duì)地球大氣的增溫作用十分明顯。氣候變化將給人類的生存環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重影響，如氣候異常、海平面升高、冰川退縮、凍土融化、生物多樣性及分布發(fā)生重大改變，等等。
儀器特點(diǎn)：
* 同時(shí)在線測(cè)量多種溫室氣體的濃度及其穩(wěn)定同位素比，應(yīng)用方式廣泛、多樣；
* 同時(shí)測(cè)定CO2、CO、CH4、N2O的大氣濃度，以及CO2中δ13C；
* 可以一路或多路連續(xù)進(jìn)樣，測(cè)量多種溫室氣體濃度及其穩(wěn)定同位素比；
* 在測(cè)量塔不同高度采集樣品，進(jìn)行溫室氣體（包括CO2中δ13C）的垂直廓線測(cè)量；
* 可車載連續(xù)監(jiān)測(cè)；
* 連接靜態(tài)箱進(jìn)行土壤中溫室氣體的通量測(cè)量；
* 在實(shí)驗(yàn)室中批量測(cè)量采樣瓶或采樣袋中的空氣樣品；
* 標(biāo)準(zhǔn)傳遞測(cè)量：在實(shí)驗(yàn)室中，通過(guò)測(cè)量將高等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)氣的量值關(guān)系傳遞給較低等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)氣體；
* 紅外光譜定量測(cè)量，具有良好的測(cè)量穩(wěn)定性和測(cè)量準(zhǔn)確度；
由于儀器運(yùn)行性能穩(wěn)定，并且可對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行再解析計(jì)算，因此，在長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)中，不需要使用昂貴的標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)行頻繁的校準(zhǔn)，每天只用參照氣（潔凈空氣）進(jìn)行檢查測(cè)試即可。利用多種溫室氣體在中紅外波段的較強(qiáng)吸收，通過(guò)光譜數(shù)據(jù)的擬合計(jì)算其大氣含量，在不使用任何校準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)的情況下，測(cè)量準(zhǔn)確度即可達(dá)到1-5%。當(dāng)使用高等級(jí)校準(zhǔn)氣體（NIST、CMDL、GASLAB等）校準(zhǔn)后，對(duì)CO2、CO、CH4、N2O的測(cè)量精度和準(zhǔn)確度，可*達(dá)到甚至超過(guò)世界氣象組織大氣觀測(cè)計(jì)劃（WMO-GAW）公布的數(shù)據(jù)質(zhì)量要求。
已有比對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，使用同等級(jí)校準(zhǔn)氣體的情況下，UoW FTIR型溫室氣體在線分析儀測(cè)量結(jié)果與其他方法的線性擬合度高，測(cè)量結(jié)果的可比性好。
* 全自動(dòng)運(yùn)行，可遙控，維護(hù)成本低、消耗量少；
* 一臺(tái)儀器同時(shí)測(cè)量多種溫室氣體濃度及其穩(wěn)定同位素比，綜合運(yùn)行成本低；
* 無(wú)需液氮或深冷除濕；
* 隨機(jī)攜帶采樣氣體干燥器和多進(jìn)樣口；
* 全自動(dòng)運(yùn)行，并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遙控運(yùn)行；
儀器組成：
* 樣品進(jìn)樣系統(tǒng)，完成樣品處理、進(jìn)樣口選擇、測(cè)量腔的排空和吹掃過(guò)程；
* FTIR光譜儀，記錄氣體樣品的紅外光譜；
* 光譜解析處理系統(tǒng)，完成對(duì)測(cè)量光譜的定量計(jì)算，并實(shí)時(shí)顯示結(jié)果；
* 記錄系統(tǒng)，用于記錄測(cè)量結(jié)果、儀器參數(shù)等，并形成一個(gè)可讀的文本文件。
儀器硬件系統(tǒng)：
* 機(jī)箱：恒溫控制，以提高測(cè)量的穩(wěn)定性；
* 樣品進(jìn)樣系統(tǒng)有4個(gè)進(jìn)樣管路，均可利用Nafion濾膜和Mg（CLO4）對(duì)樣氣進(jìn)行干燥處理；
* 由計(jì)算機(jī)控制進(jìn)/出測(cè)量腔的流量、電磁閥、真空泵，以及壓力、溫度和流量的測(cè)量等；
* 樣品進(jìn)樣系統(tǒng)還可提供12路外部事件開(kāi)關(guān)控制接口，最多可同時(shí)控制12路電磁閥工作；可提供8路外部模擬/數(shù)字信號(hào)輸入端接口，用于采集流量、氣壓、溫度等輔助信息；
* FTIR光譜儀分辨率：0.5或1 cm-1。配有Bruker IR 光源，和電子冷卻的MCT（碲鎘化汞）檢測(cè)器（頻率范圍在1800-5000cm-1），多光程氣體測(cè)量腔的光程長(zhǎng)度為24m，容積為3.5L；
* 電腦全自動(dòng)控制，實(shí)時(shí)測(cè)量、顯示和記錄觀測(cè)結(jié)果，正常運(yùn)行時(shí)無(wú)需人員干預(yù)；
* 外部運(yùn)行環(huán)境及條件：
* 工作環(huán)境：10-30℃，<90%RH；
* 電源供應(yīng)：220VAC，50Hz，500VA；
* 氣體供應(yīng)：吹掃用高純氮?dú)猓∟2）（0.2L min-1, 2m3 week-1）和標(biāo)準(zhǔn)氣體。
軟件說(shuō)明：
軟件基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言（Visual Basic）編寫(xiě)。軟件程序控制各個(gè)實(shí)驗(yàn)周期，每個(gè)周期包括吹掃、進(jìn)樣、測(cè)量光譜、光譜解析、顯示觀測(cè)結(jié)果和生成記錄文件。可以人為修改周期程序并定義連續(xù)的重復(fù)測(cè)量序列，還可以通過(guò)windows遠(yuǎn)程桌面控制連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。軟件主要功能如下：
* 控制樣品進(jìn)樣系統(tǒng)工作，包括控制測(cè)量腔的排空、吹掃，進(jìn)氣管線的切換，壓力、溫度和流量的測(cè)量和記錄等；
* 控制光譜儀采集光譜數(shù)據(jù)；
* 在線定量解析光譜數(shù)據(jù)；
* 實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果；
* 生成觀測(cè)記錄文件（csv格式）；
* 按照設(shè)定的測(cè)量周期，執(zhí)行24hr連續(xù)運(yùn)行；
* 周期性維護(hù)操作（測(cè)量背景光譜和參照氣或標(biāo)準(zhǔn)氣光譜）；
* 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
技術(shù)指標(biāo)：
* 測(cè)量物種
* CO2、CO、CH4、N2O的大氣濃度；
* CO2中δ13C；
時(shí)間分辨率：
對(duì)于所有物種， 1-60分鐘（測(cè)量精度與時(shí)間分辨率互為消長(zhǎng)）
更多信息
> 溫室氣體
溫室氣體是大氣中一些具有紅外輻射活性的微量氣體，包括二氧化碳、甲烷、*、氟利昂、水汽等30余種（類）。溫室氣體對(duì)太陽(yáng)短波輻射透明，卻對(duì)太陽(yáng)和地球表面的長(zhǎng)波（紅外）輻射有明顯的吸收作用，因而，溫室氣體對(duì)地球大氣的增溫作用十分明顯。如果沒(méi)有溫室氣體，大氣平均溫度會(huì)從目前的15℃降至零下19℃。
自19世紀(jì)的工業(yè)革命以來(lái)，人類向大氣中排放了大量溫室氣體。到2005年，大氣中的二氧化碳、甲烷、*濃度，已經(jīng)分別由工業(yè)革命初期的280 ppm、715 ppb、270 ppb上升到379 ppm、1774 ppb和319 ppb，同期平均氣溫上升了0.74℃。如果溫室氣體保持目前的增長(zhǎng)速度，到本世紀(jì)末，平均溫度將升高1.1－6.4℃。氣候變化將給人類的生存環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重影響，如氣候異常、海平面升高、冰川退縮、凍土融化、生物多樣性及分布發(fā)生重大改變，等等。為了人類免受氣候變暖的威脅，防止人類生存環(huán)境進(jìn)一步惡化，需要對(duì)大氣中主要溫室氣體的濃度及其變化進(jìn)行系統(tǒng)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、研究，以利于采取共同行動(dòng)減少溫室氣體的排放。
MALT 5 – 光譜解析軟件：
MALT5 是一款模擬和匹配紅外光譜的軟件，尤其是針對(duì)氣象傅里葉變換紅外光譜。有兩種模式：
* 模擬模式：MALT結(jié)合測(cè)量?jī)x器的線性（ILS）計(jì)算氣體混合物的傳輸、吸收和發(fā)射光譜。樣品可能包含不止一個(gè)吸收層，而不同的吸收層有不同的構(gòu)成、溫度和壓力。
* 匹配模式：通過(guò)不斷地迭代計(jì)算，使得測(cè)量光譜和計(jì)算光譜的均方差最小，從而得到匹配的光譜計(jì)算結(jié)果。
計(jì)算說(shuō)明：
光譜計(jì)算一般基于HITRAN線性參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)；HITRAN提供一系列的譜線位置、峰強(qiáng)、峰寬、壓力轉(zhuǎn)換和溫度的信息（具體可以參照）。 MALT計(jì)算真實(shí)的吸收系數(shù)，包括從上述數(shù)據(jù)庫(kù)中想要得到的溫度和壓力下的分子吸收系數(shù)；然后通過(guò)吸收系數(shù)模擬測(cè)量得到的光譜。對(duì)于氣體，由于缺乏線性參數(shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)定量的參考光譜可以用于計(jì)算吸收系數(shù)，且分辨率高于基于樣品光譜的分辨率。
