儀器簡介：

       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)，并提供全球范圍內(nèi)的分銷及符合ISO9001標準的售后服務(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）光譜測量解析技術(shù)和高性能紅外檢測元器件，結(jié)合了完善的控制軟件系統(tǒng)，能夠全自動地運行，在線連續(xù)測量環(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，運行成本低，適于長期連續(xù)觀測。也可以根據(jù)用戶需求，相應(yīng)的改變配置，測量其他種類的痕量氣體。
       自di一臺UoW FTIR型溫室氣體在線分析儀投入現(xiàn)場觀測應(yīng)用以來，10余年間，在全球已有多個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，并開發(fā)了溫室氣體以外的測量功能。這些用戶包括： ZG氣象局（CMA）、大連市環(huán)境監(jiān)測zhong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），新西蘭的國家水和大氣研究所（NIWA），德國的海德堡大學(xué)（University of Heidelberg ）、不來梅大學(xué)（University of Bremen）、馬克斯·普朗克學(xué)會（MPG），韓國國家標準研究所（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、氧化亞氮、氟利昂、水汽等30余種（類）。溫室氣體對太陽短波輻射透明，卻對太陽和地球表面的長波（紅外）輻射有明顯的吸收作用，因而，溫室氣體對地球大氣的增溫作用十分明顯。全球氣候變化將給人類的生存環(huán)境帶來嚴重影響，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：

* 同時在線測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；

* 同時測定CO2、CO、CH4、N2O的大氣濃度，以及CO2中δ13C；

* 可以一路或多路連續(xù)進樣，測量多種溫室氣體濃度及其穩(wěn)定同位素比；

* 在測量塔不同高度采集樣品，進行溫室氣體（包括CO2中δ13C）的垂直廓線測量；

* 可車載連續(xù)監(jiān)測；

* 連接靜態(tài)箱進行土壤中溫室氣體的通量測量；

* 在實驗室中批量測量采樣瓶或采樣袋中的空氣樣品；

* 標準傳遞測量：在實驗室中，通過測量將高等級標準氣的量值關(guān)系傳遞給較低等級的標準氣體；

* 紅外光譜定量測量，具有良好的測量穩(wěn)定性和測量準確度；

       利用多種溫室氣體在中紅外波段的較強吸收，通過光譜數(shù)據(jù)的擬合計算其大氣含量，在不使用任何校準氣體校準的情況下，測量準確度即可達到1-5%。當使用高等級校準氣體（NIST、CMDL、GASLAB等）校準后，對CO2、CO、CH4、N2O的測量精度和準確度，可完全達到甚至超過世界氣象組織全球大氣觀測計劃（WMO-GAW）公布的數(shù)據(jù)質(zhì)量要求。

       由于儀器運行性能穩(wěn)定，并且可對光譜數(shù)據(jù)進行再解析計算，因此，在長期連續(xù)觀測中，不需要使用昂貴的標準氣進行頻繁的校準，每天只用參照氣（潔凈空氣）進行檢查測試即可。

       已有比對觀測數(shù)據(jù)顯示，使用同等級校準氣體的情況下，UoW FTIR型溫室氣體在線分析儀測量結(jié)果與其他方法的線性擬合度高，測量結(jié)果的可比性好。

* 全自動運行，可遙控，維護成本低、消耗量少；

* 一臺儀器同時測量多種溫室氣體濃度及其穩(wěn)定同位素比，綜合運行成本低；

* 無需液氮或深冷除濕；

* 隨機攜帶采樣氣體干燥器和多進樣口；

* 全自動運行，并可通過網(wǎng)絡(luò)遙控運行；

儀器組成：

* 樣品進樣系統(tǒng)，完成樣品處理、進樣口選擇、測量腔的排空和吹掃過程；

* FTIR光譜儀，記錄氣體樣品的紅外光譜；

* 光譜解析處理系統(tǒng)，完成對測量光譜的定量計算，并實時顯示結(jié)果；

* 記錄系統(tǒng)，用于記錄測量結(jié)果、儀器參數(shù)等，并形成一個可讀的文本文件。

儀器硬件系統(tǒng)：

* 機箱：恒溫控制，以提高測量的穩(wěn)定性；

* 樣品進樣系統(tǒng)有4個進樣管路，均可利用Nafion濾膜和Mg（CLO4）對樣氣進行干燥處理；

* 由計算機控制進/出測量腔的流量、電磁閥、真空泵，以及壓力、溫度和流量的測量等；

* 樣品進樣系統(tǒng)還可提供12路外部事件開關(guān)控制接口，最多可同時控制12路電磁閥工作；可提供8路外部模擬/數(shù)字信號輸入端接口，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）檢測器（頻率范圍在1800-5000cm-1），多光程氣體測量腔的光程長度為24m，容積為3.5L；

* 電腦全自動控制，實時測量、顯示和記錄觀測結(jié)果，正常運行時無需人員干預(yù)；

* 外部運行環(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)：吹掃用高純氮氣（N2）（0.2L min-1, 2m3 week-1）和標準氣體。

軟件說明：
       軟件基于工業(yè)標準語言（Visual Basic）編寫。軟件程序控制各個實驗周期，每個周期包括吹掃、進樣、測量光譜、光譜解析、顯示觀測結(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)測量序列，還可以通過windows遠程桌面控制連接實現(xiàn)遠程控制。軟件主要功能如下：

* 控制樣品進樣系統(tǒng)工作，包括控制測量腔的排空、吹掃，進氣管線的切換，壓力、溫度和流量的測量和記錄等；

* 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)；

* 實時顯示測量結(jié)果；

* 生成觀測記錄文件（csv格式）；

* 按照設(shè)定的測量周期，執(zhí)行24hr連續(xù)運行；

* 周期性維護操作（測量背景光譜和參照氣或標準氣光譜）；

* 通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程控制。

技術(shù)指標：

* 測量物種

* CO2、CO、CH4、N2O的大氣濃度；

* CO2中δ13C；

時間分辨率：

對于所有物種， 1-60分鐘（測量精度與時間分辨率互為消長）

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、氧化亞氮、氟利昂、水汽等30余種（類）。溫室氣體對太陽短波輻射透明，卻對太陽和地球表面的長波（紅外）輻射有明顯的吸收作用，因而，溫室氣體對地球大氣的增溫作用十分明顯。如果沒有溫室氣體，全球大氣平均溫度會從目前的15℃降至零下19℃。

        自19世紀的工業(yè)革命以來，人類向大氣中排放了大量溫室氣體。到2005年，全球大氣中的二氧化碳、甲烷、氧化亞氮濃度，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，同期全球平均氣溫上升了0.74℃。如果溫室氣體保持目前的增長速度，到本世紀末，全球平均溫度將升高1.1－6.4℃。全球氣候變化將給人類的生存環(huán)境帶來嚴重影響，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)境進一步惡化，需要對大氣中主要溫室氣體的濃度及其變化進行系統(tǒng)的長期監(jiān)測、研究，以利于全人類采取共同行動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)合測量儀器的線性（ILS）計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：通過不斷地迭代計算，使得測量光譜和計算光譜的均方差最小，從而得到匹配的光譜計算結(jié)果。

計算說明：
        光譜計算一般基于HITRAN線性參數(shù)數(shù)據(jù)庫；HITRAN提供一系列的譜線位置、峰強、峰寬、壓力轉(zhuǎn)換和溫度的信息（具體可以參照www.hitran.com）。 MALT計算真實的吸收系數(shù)，包括從上述數(shù)據(jù)庫中想要得到的溫度和壓力下的分子吸收系數(shù)；然后通過吸收系數(shù)模擬測量得到的光譜。對于氣體，由于缺乏線性參數(shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)過定量的參考光譜可以用于計算吸收系數(shù)，且分辨率高于基于樣品光譜的分辨率。