[背景資料]

消耗臭氧層物質(zhì)，英文名稱Ozone-Depleting Substances，簡稱ODS，包含6大類鹵代烴，如氟氯碳化物（CFCs）、氫氯氟碳化物（HCFCs）、哈龍（Halon）、（CCl4）、甲基氯仿（CH3CCl3）和甲基溴（CH3Br）等。這些化合物主要由工業(yè)生產(chǎn)，用于制冷、清洗和發(fā)泡等領(lǐng)域。它們能在平流層釋放出鹵素原子，催化臭氧光解反應(yīng)，使平流層臭氧量減少，形成南極臭氧空洞，導(dǎo)致過量紫外線輻射到達地球表面，危及人類和地球生物圈的安全。為了保護人類生存環(huán)境，1987年世界各國共同簽訂《蒙特利爾議定書》，在范圍內(nèi)限制ODS的使用和排放。

含氟溫室氣體，簡稱F-gas，包括《氣候變化框架公約》（UNFCCC）之《京都議定書》包含的7類溫室氣體中的4類，即氫氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（ SF6）和三氟化氮（NF3）。含氟溫室氣體具有的增溫潛勢（GWP），如NF3的GWP100高達15750，而SF6的GWP100高達23500。因此，盡管大氣中的含氟溫室氣體濃度極低，但含氟溫室氣體和ODS占長壽命溫室氣體輻射強迫的11%，對變暖起著重要作用。

為了證明《蒙特利爾議定書》等國際公約的履約成效，需要對大氣環(huán)境中的ODS和含氟溫室氣體濃度進行長期監(jiān)測。這些物種在環(huán)境空氣中的含量在ppt（萬億分之一）級別，部分物種濃度甚至低于1 ppt。由于大氣濃度變化相對較小，對監(jiān)測系統(tǒng)檢測限和精度的要求遠(yuǎn)超常規(guī)VOC監(jiān)測方法所能達到的水平。目前國際大氣ODS和含氟溫室氣體監(jiān)測主要有大氣實驗網(wǎng)（AGAGE）和美國國家海洋及大氣管理局（NOAA）兩個性網(wǎng)絡(luò)，所用監(jiān)測儀器均由科學(xué)家們自行研發(fā)組裝，在世界范圍內(nèi)尚無商業(yè)化產(chǎn)品。

[系統(tǒng)特點]

天霽ODS5-PRO是國內(nèi)商品化的高精度環(huán)境空氣ODS和含氟溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)，采用雙捕集阱超低溫預(yù)濃縮進樣系統(tǒng)，以氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）為分析儀器，配合全自動化控制系統(tǒng)和軟件平臺，可實現(xiàn)大氣中約50種ODS和含氟溫室氣體的高精度自動化觀測。系統(tǒng)監(jiān)測物種數(shù)量、檢測限和精度與AGAGE的Medusa系統(tǒng)同處于水平。

天霽ODS5-PRO高精度環(huán)境空氣ODS和溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)具有監(jiān)測物種數(shù)量多、檢測限低、精度高、可監(jiān)測氣體濃度范圍寬、自動化程度高的優(yōu)點，適用于以下場景：

•     背景站潔凈大氣ODS和含氟溫室氣體高精度監(jiān)測

•     城市大氣ODS和含氟溫室氣體高精度監(jiān)測

•     大氣監(jiān)測中心站點空氣樣品ODS和含氟溫室氣體的自動化分析

•     工業(yè)園區(qū)空氣ODS和含氟溫室氣體全要素監(jiān)測

  

系統(tǒng)主要特點：

1.　大體積進樣

采用高精度質(zhì)量流控制器控制進樣體積，樣品量可達2L甚至更高，極大提高分析精度。

2.　雙捕集阱設(shè)計

采用具有寬線性溫度范圍的雙捕集阱，多次進行熱解析和濃縮，可使目標(biāo)物從干擾組分中得到進一步分離和純化，從而保證樣品分析的高靈敏度和重現(xiàn)性。

3.　超低溫捕集與急速變溫系統(tǒng)

系統(tǒng)內(nèi)置超級制冷系統(tǒng)，溫度達-180℃，可以冷凝大氣中絕大多數(shù)含鹵氣體組分，甚至包括沸點極低的含氟氣體。因此可以擴大檢測氣體范圍，也能夠避免不同氣體組分在較高的溫度下在捕集阱中相互反應(yīng)，從而提高了氣體組分的分析準(zhǔn)確度。

急速變溫系統(tǒng)可實現(xiàn)從-180℃至100℃，以及從100℃至-160℃的急速變溫，極大提高吸附解析效率。

4.　智能化控制，全自動結(jié)果解析

系統(tǒng)配有自主開發(fā)的流程控制軟件和數(shù)據(jù)處理軟件，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的全自動化運行和遠(yuǎn)程操作、診斷與監(jiān)控。

流程控制軟件可通過預(yù)設(shè)程序，自動控制閥門位置、捕集阱溫度等重要參數(shù)以及氣相色譜和質(zhì)譜的運行，實現(xiàn)系統(tǒng)的全自動智能化運行。具備閾值報警功能，在外界環(huán)境或系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障時時間通知技術(shù)人員并采取保護性措施，保障硬件和實驗室安全。

數(shù)據(jù)處理軟件可自動完成譜圖積分、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果比對、濃度標(biāo)定等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)分析結(jié)果的自動化處理、人工質(zhì)量控制、自動濃度計算和本底值篩分。

[可監(jiān)測物種與精度]

可監(jiān)測物種 ：

（1）《蒙特利爾議定書》管控的ODS：

?     氟氯碳化物（CFCs）: CFC-11、CFC-12、CFC-13、CFC-112、CFC-113、CFC-114、CFC-115

?     氫氟氯碳化物（HCFCs）：HCFC-22、HCFC-141b、HCFC-142b、HCFC-124、HCFC-133a、HCFC-132b

?     哈龍（Halons）: H-1301、H-1211、H-2402

?     

?     甲基氯仿（三氯乙烷）

?     甲基溴

（2）《京都議定書》管控的含氟溫室氣體：

?     氫氟碳化物（HFCs）：HFC-32、HFC-23、HFC-125、HFC-134a、HFC-152a、HFC-227ea、HFC-143a、HFC-236fa、HFC-365mfc、HFC-245fa

?     全氟化碳（PFCs）:CF₄、PFC-116、PFC-218、PFC-318、C6F14

?     SF₆

?     NF₃

（3）其他：

?     甲烷氯化物：CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃

?     甲烷溴化物：CH₂Br₂、CHBr₃

?     三氯乙烯（TCE）、四氯乙烯（PCE）

?     硫酰氟SO₂F₂、羰基硫（COS）

監(jiān)測精度*：

?     20ppt以上物種：優(yōu)于1%

?     1~20ppt物種：1%~3%

?     0.1~1ppt物種：3%~10%

檢出限

?     優(yōu)于0.05 ppt

濃度范圍：

?     0.05ppt ~ 100 ppb

*典型值，不同物種不同濃度可能略有差異

[背景站大氣在線觀測系統(tǒng)]

在線觀測系統(tǒng)由采樣管路、在線采樣進樣模塊、ODS5-PRO分析系統(tǒng)主機、標(biāo)氣組、氣體鋼瓶組（氦氣+氮氣）組成。采樣管路一端安裝于梯度進氣塔塔頂，另一端連接于在線采樣進樣模塊入口。在線采樣進樣模塊內(nèi)置常開抽氣泵，用于向分析系統(tǒng)提供連續(xù)的新鮮采樣氣體。為了保證在大氣背景濃度下的分析精度，系統(tǒng)配有專用標(biāo)氣瓶，還配有氦氣和氮氣鋼瓶組。

ODS5-PRO分析系統(tǒng)可將每天新生成的監(jiān)測數(shù)據(jù)形成壓縮數(shù)據(jù)包，自動通過相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)上傳至數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)處理中心的綜合數(shù)據(jù)處理和顯示分析系統(tǒng)，可自動完成壓縮數(shù)據(jù)包的加解壓縮和數(shù)據(jù)入庫、色譜積分、標(biāo)氣信息導(dǎo)入、空氣樣品濃度計算，并提供長期運行精度分析、質(zhì)量保證和質(zhì)量控制、異常數(shù)據(jù)處理、大氣濃度序列本底值篩分、月均和年均本底濃度值分析等功能，經(jīng)過質(zhì)控后提交最終數(shù)據(jù)。

[配套產(chǎn)品]