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2025-03-28 11:07:33溫室氣體與痕量氣體測量: 溫室氣體與痕量氣體測量是指對大氣中溫室氣體（如二氧化碳、甲烷等）及痕量氣體（如臭氧、氮氧化物等）的濃度進行定量測定的技術。這些氣體對氣候變化、空氣質量及生態系統有重要影響。測量通常利用高精度光譜儀、氣相色譜儀等設備，通過樣品采集、預處理、分析檢測等步驟完成。準確測量這些氣體的濃度，有助于科學評估其環境影響，為政策制定和減排行動提供數據支持。

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理加聯合科技有限公司 332
2022-11-13
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溫室氣體與痕量氣體測量問答

2023-05-26 14:15:35力高泰新品 ‖ 機載高精度N2O、CH4、CO2溫室氣體測量平臺: 根據世界氣象組織WMO溫室氣體公報（第18期，2022/10/26），世界平均地表CO2、CH4和N2O的濃度持續增高，其中CO2為415.7±0.2 ppm，CH4為1908±2 ppb，N2O為334.5±0.1 ppb。現有溫室氣體觀測方法包括遙感衛星的柱濃度測量、大氣本底濃度測量、城市高塔大氣濃度測量、渦度相關通量觀測、近地面大氣廓線測量、土壤溫室氣體通量測量、地基傅里葉變換光譜法遙測等。對于更高時空分辨率的地表測量需求，如近地表溫室氣體泄漏監測、特定區域溫室氣體排放強度評估、衛星遙感溫室氣體數據驗證等，都需要創新的觀測技術和方法。目前，遙感衛星可用于大氣柱濃度溫室氣體的測量，結合使用高塔和無人機觀測，可以對區域尺度的溫室氣體排放進行評估。其中，由于無人機溫室氣體觀測具有機動靈活的特點，可以幫助研究者們獲取更高時空分辨率的數據，成為衛星遙感和定點高塔觀測數據的有益補充。衛星、飛機和無人機的典型測量范圍圖源/ Bing Lu等，2020前人的部分工作包括：在固定翼飛機上（SkyArrow ERA，意大利Magnaghi Aeronautica S.p.A.公司）搭載LI-7500 二氧化碳和水汽分析儀（Gioli B等，2006，2007；Carotenuto F等，2018），測量大氣邊界層的CO2通量以及估算點源CO2釋放強度；搭載LI-7700甲烷分析儀（Gasbarra D等，2019），研究垃圾填埋場的CH4排放。LI-7500應用于Sky Arrow ERA 測量平臺圖源/trevesgroup.com近些年來，隨著激光光譜技術的進步，光反饋-腔增強激光吸收光譜技術（OF-CEAS）脫穎而出。這種新技術在極大提高測量精確度（詳見下文的說明）的同時，實現了光腔縮小的目標。如LI-COR推出了系列高精度溫室氣體分析儀，光腔體積只有6.41cm3，極大縮短了測量響應時間——小于2秒；另外這種技術能耗低，僅為22w，兩節鋰電支持8個小時的測量。重量也僅有10.5kg，非常適合在無人機上使用。為滿足新興科研需求，北京力高泰科技有限公司與天津飛眼無人機科技有限公司合作，共同開發出了機載高精度N2O、CH4、CO2溫室氣體測量平臺。采用光反饋-腔增強激光吸收光譜技術（OF-CEAS），高精度測量N2O、CH4、CO2濃度，適合移動式大氣濃度測量。2018年推出LI-7810高精度CH4、CO2、H2O分析儀LI-7815高精度CO2、H2O分析儀2020年推出LI-7820高精度NO2、H2O分析儀2023年推出LI-7825高精度CO2同位素、NH3分析儀測量平臺主要技術參數溫室氣體測量響應時間（T10-T90）：≤2s測量精度：CO2: 0.04ppm@400ppm（5s數據平均）CH4: 0.25ppb@2000ppb（5s數據平均）N2O: 0.20ppb@330ppb（5s數據平均）LI-7825精度δ13C 1秒信號平均為 < 0.5 ‰；5分鐘信號平均為0.04 ‰δ18O5分鐘信號平均為 < 0.1 ‰@400 ppmδ17O5分鐘信號平均為 < 0.4 ‰@400 ppm起飛重量：45kg工作時間：>45分鐘標準巡航速度：8m/smax巡航速度：15m/s抗風能力：max5級風使用環境：-20℃~45℃；可小雨中飛行測量高度：0-2000m應用案例A Pilot Experiment使用機載高精度CH4、CO2溫室氣體測量平臺，研究某工業園區的溫室氣體排放。測量期間假設：（1）工業園區處于不間斷的常規運行狀態；（2）飛行測量期間大氣條件穩定；（3）大氣邊界層內溫室氣體和氣象條件的垂直變化遠大于水平變化；（4）測量高度的溫室氣體與空氣混合充分，且以平流為主。根據以上條件，飛行需要滿足的低度應大于粗糙度子層（通過風溫濕廓線確定，或估算為研究區內建筑物平均高度的3倍），并位于近地層內。無人機應盡量保持勻速運動并平穩飛行，俯仰角不大于5°，橫滾角不大于20°，盡量保持與地面的相對高度穩定（仿地飛行）。需要在大氣邊界層湍流發展顯著的時間段開展測量，一般為上午10:00至下午4:00。同時，為了盡可能減少垂直輸送方向上的誤差，風速以2-3級為宜，避免在陰天、雨天等不利氣象條件下開展監測。采用基于控制體積的質量守恒法對園區開展走航式測量，此方法也稱為自上而下排放強度反演算法（Top-down Emission Rate Retrieval Algorithm, TERRA）。根據對園區不同高度監測斷面的測量數據，計算得到東西南北四個斷面的平流通量以及垂直向上的溫室氣體排放強度。飛行中的機載高精度CH4、CO2溫室氣體測量平臺樣地與方法Materials and Methods該樣地平均海拔1400m，年降雨量小于300mm，主導風向偏西風。在2022年12月進行試飛。主要進行兩方面測量：（1）背景樣地大氣CH4、CO2濃度垂直廓線；（2）沿工業園區外圍飛行，測量垂直大氣方向上CH4和CO2濃度。另外，飛行過程中會同步采集風向、風速、空氣溫濕度、大氣壓強、經緯度坐標、海拔信息等。測量航跡原始數據質量控制QA/QC采用滑動均值濾波方法對所有數據進行異常值檢驗，對大于5倍測量數據標準差的點位，標記為異常值并剔除，用線性插值方法進行數據插補。一個測量架次，如果異常數據超過30%，標記為無效測量，需要重新補測。實驗結果Results背景樣地大氣廓線就CO2而言，飛行上升過程測量的CO2濃度要低于在下降過程中測量的濃度。在飛行上升過程中，近地面測得的CO2濃度高，約為715mg/m3；隨著測量高度的攀升，CO2濃度存在下降的趨勢，在1900m至2000m時，CO2濃度降低至約680mg/m3。在下降過程中，2000-1900米區間內存在一個小高峰，濃度約為800mg/m3，約1600m-1700m之間存在一個峰值，濃度約為900mg/m3。CO2 大氣廓線CH4 大氣廓線就CH4而言，飛行上升過程測量的CH4濃度要略低于在下降過程中測量的濃度。近地表的CH4濃度高，約為1.24mg/m3。隨著高度增加，CH4濃度下降，在2020米左右時，CH4濃度降至1.16 mg/m3。工業園區在園區南部，測量得到3處高CO2濃度區，一處距離地表75-100m處，濃度約為495ppm；第二處距地面175-200m處，濃度約為505ppm；第三處距地面100-125m，濃度約為520ppm。CH4數據類似，距離地面100-125m處，存在CH4高濃度區域，濃度約3794.35ppb。CO2數據的空間網格化CH4數據的空間網格化排放強度計算根據標量守恒方程和散度定理，認為控制體積內的質量變化與通過控制體積表面的綜合質量通量相等。可以通過在排放源周圍構建控制體積，在忽略大氣沉降的情況下，對控制體積四個表面和上表面進行通量計算，然后進行積分，最終獲得排放控制體積內部的排放強度。數據顯示，該工業園的CO2的排放強度約為12.539 kg/s ± 0.640 kg/s；CH4排放強度為 21.521 g/s ±3.424 g/s。實驗結論Conclusions使用機載高精度N2O、CH4、CO2溫室氣體測量平臺，結合數學模型，能夠對特定區域的溫室氣體排放強度進行定量評估。參考文獻【1】世界氣象組織溫室氣體公報 - 第18期【2】Bing Lu, Phuong D. Dao, Jiangui Liu, Yuhong He, Jiali Shang. 2020. Recent advances of hyperspectral imaging technology and applications in agriculture. Remote Sensing 12(16): 1-44.【3】Carotenuto F, Gualtieri G, Miglietta F, et al. Industrial point source CO 2 emission strength estimation with aircraft measurements and dispersion modelling[J]. Environmental monitoring and assessment, 2018, 190: 1-15.【4】Gasbarra D, Toscano P, Famulari D, et al. Locating and quantifying multiple landfills methane emissions using aircraft data[J]. Environmental Pollution, 2019, 254: 112987.【5】Gioli B, Miglietta F, Vaccari F P, et al. The Sky Arrow ERA, an innovative airborne platform to monitor mass, momentum and energy exchange of ecosystems[J]. 2006.

2020-12-21 17:18:52Coming soon！LI-COR痕量氣體測量家族又添新成員——LI-7820高精度N2O/H2O分析儀: 2018年7月，LI-COR發布了新型痕量氣體分析儀——LI-7810高精度CH4、CO2、H2O分析儀以及LI-7815高精度CO2、H2O分析儀。時隔兩年，LI-COR痕量氣體測量家族即將又添新成員——LI-7820高精度N2O/H2O分析儀。無疑，這將在生態系統溫室氣體監測研究中發揮重要作用。LI-7820高精度N2O/H2O氣體分析儀采用光反饋-腔增強激光吸收光譜技術（OF-CEAS），LI-7820分析儀高精度測量N2O/H2O濃度，適合移動式（機載、車載或肩背）大氣濃度測量。另外，LI-7820還兼具體積小、質量輕、功耗低的特點，配合Smart Chamber便攜式智能測量室或是LI-8250多通道土壤溫室氣體通量測量系統，LI-7820可用于準確評估土壤或水體表面的N2O溫室氣體通量。LI-7820移動式大氣N2O/H2O測量LI-7820整合多通道土壤溫室氣體通量測量系統LI-8250，用于土壤N2O通量測量主要特征響應時間（T10-T90）：≤2s，0-330ppb測量精確度：0.2ppb@330ppb（5s數據平均）量程：0-100ppm工作溫度：-25℃到45℃總質量（包括電池）：10.5kg穩態功耗：22W@25℃，8小時超長待機應用領域土壤溫室氣體通量測量水體表面溫室氣體通量測量大氣溫室氣體濃度調查城市生態系統溫室氣體排放溫室氣體聯網觀測接下來，我們會對LI-7820高精度N2O/H2O氣體分析儀跟蹤報道，請持續關注我們的推送。

2023-02-10 10:11:21界面流變儀||TRACKER界面流變儀的測量與應用: TRACKER自動多功能界面流變儀通過對液滴或氣泡的輪廓進行數值分析來確定兩種不相溶流體之間的動態表面/界面張力，表征兩種不相溶液體之間的界面特性。 TRACKER界面流變儀能夠提供全方位的測量：-上懸滴的氣泡或液滴 -表面張力（液體/液體）-下懸滴的氣泡或液滴 -界面張力（液體/液體）-躺滴 -接觸角（液體/固體）-俘泡法的滴或泡 -動態接觸角-溫度 -界面膨脹流變學-壓力 -粘彈性模量 -剛性系數 -臨界膠束濃度(CMC) 強大的圖像分析軟件：TRACKER?軟件使用算法分析液滴的輪廓，并將其與基于Young-Laplace方程的模型進行擬合，以確定表面張力、界面張力或接觸角。TRACKER?軟件通過在特定的頻率和振幅下控制液滴體積或面積的變化，來研究界面的流變特性。智能模塊化設計：-相交換選項-高頻振蕩的壓電選項-壓力傳感器測量氣泡中的拉普拉斯壓力選項-自動臨界膠束濃度CMC測定選項-高溫高壓腔選項 200°C/200bar 應用廣泛：原油：乳液穩定性、表面活性劑對EOR 的影響、油/巖石/液相之間的動態接觸角化妝品：泡沫/乳液穩定性、配方、動態接觸角藥物：包封性、氣體溶解性、乳液穩定性食品：食品泡沫特性、冷凍乳液（冰淇淋）的穩定性、蛋白質、糖或酒精對氣泡大小的影響燃料和瀝青：潤濕性、乳化性能、動態接觸角潤滑劑：潤滑劑/材料之間的接觸角，表面活性劑對潤濕性的影響

2023-03-09 13:37:48四環凍干機—真空冷凍干燥特性參數測量與分析（八）: 4.6 凍干產品的貯藏與復水4.6.1 真空或充氣包裝已干燥產品是一種疏松的多孔物質，有很大的內表面積。如果暴露于空氣之中，就會吸收空氣中的水分而潮解，增加產品的殘余水分含量。其次，空氣中的氧、二氧化碳與產品接觸，一些活性基團就會很快與氧結合產生不可逆的氧化作用。此外，空氣中如含有雜菌，還會污染產品。因此，在產品干燥后，能直接在真空箱內密封，使之不與外界空氣接觸。現在比較先進的凍干機都具有這種功能。因此，凍干產品的貯藏應該從第二階段干燥結束以后開始。由解吸等溫線可知，在平衡條件下，產品中吸附水分的量在給定溫度下是水蒸氣壓力的函數，如圖4-53所示。在給定溫度下，在很短的時間內可近似認為是平衡狀態，在第二階段的工作壓力應該小于平衡蒸氣壓，例如，當溫度為+40℃，預期殘余水分小于1%時，pch應該為幾帕。如果產品（血漿）的溫度只有+20℃，則工作壓力應該比1Pa還小。通常情況，延長干燥時間不能降低殘余含水量——只有升高溫度才能降低殘余含水量。要想得到較低的含水量，吸濕性的產品應防止在干燥室中再次吸入已被干燥除去的水分。如果使用小瓶，應在干燥室中密封。如果是散裝的物料或食品，干燥后應該往干燥室中充入干燥空氣或惰性氣體。在+20℃，相對濕度為70%時，空氣中的水分約為1.3×10-2gH20/L。往體積為200L的干燥室充入該氣體時，將引入2.6g的水蒸氣。如果干燥室中有300個小瓶，每個小瓶裝有固體含量為10%的1cm3的物料，則殘余含水量將增加約9%。如果固體含量只有1%，則殘余含水量增加到90%。充入氣體的露點應該與第二階段的最終壓力相對應，例如，最終壓力為2Pa,氣體的露點應為-55℃，最小應為-50℃。因此，凍干產品應在二次干燥結束后采用真空或充氮氣包裝，包裝材料的滲透性差，貯藏運輸過程應避光。4.6.2 凍干產品的復水理論上，凍干制品復水后能恢復原有的性質和形狀。實際上要讓凍干后的產品完全恢復原有的特性，不僅受冷凍干燥過程影響，復水條件也是很重要的，比如復水液，復水速率，復水溫度，復水率等都會影響復水后制品的特性。如人紅細胞、角膜等在凍干過程中，大部分水分都被除去，要恢復其基本生理功能，必須進行復水，為細胞創造一個與體內細胞生存環境基本相符的條件。牛肉，方便米飯，牡蠣、海參等凍干的食品在食用的時候應復水恢復其原有的形狀，色澤及口感等。咖啡、青霉素等藥品在使用的時候應能速溶。不同的物料復水條件和過程都不一樣，通常用實驗的方法確定。

2023-03-02 15:07:01四環凍干機—真空冷凍干燥特性參數測量與分析（七）: 4.5.2 凍干產品的質量及其變化假設凍干本身是在最優條件下進行的，而且在凍干過程結束時產品達到了預期的質量，凍干產品在存儲過程，其質量變化至少受三個因素的影響：殘余水分，存儲溫度及混合在包裝袋里的氣體。與其中一種因素有關的或在更多情況下與三種因素都有關的變化可分成以下四種情況：①在與水分子的重組過程發生的變化和/或溶解性；②干燥產品的化學反應；③產品生物-醫學活性的惡化；④產品物理結構的變化，例如：由非晶形轉變為部分或全部晶體結構的形式。通常發生的變化可由這幾種變化中的某幾種解釋。下面給出了幾個典型例子。Liu和Langer證明BSA，卵清蛋白、葡萄糖、氧化酶和β—乳球蛋白在37℃時溶解性迅速減小，并且如果在已干產品中加入了30%（質量分數）生理鹽水緩沖液，則在24h內97%的產品將變為非溶解性的。由于水分而引起的聚集歸因于分子間的S一S鍵。對于給定的白蛋白，如果RM為最優值則可減少聚集。Zhang等人研究了在keratonocyte增長因子(KGF)重組過程重組介質對形成聚集的影響。若干添加劑可使聚集明顯地減小，調節重組介質離子的強度發現也有類似的作用。優化重組條件可增加蛋白質可溶性的恢復；對于KGF，蛋白質溶解性的恢復與本身的、單節顯性的組成有關。此外，Zhang等人還發現當用純水重組時，白細胞素-2(Ⅰ)和核糖核酸酶（Ⅱ）在+45℃的溫度下存儲時聚集相當大。如果在重組水中加入肝磷脂或磷酸鹽可明顯減少聚集的長度。Shalaev等人研究了在RM0.5g/g蛋白質時蛋白質質子的聚集和T?都將減小。Vromans和Schalks利用非晶形維庫溴銨研究了水敏性藥品的穩定性。在制劑中其分解主要取決于水的活度αW，而不是水分的多少。賦形劑的玻璃化不僅有低溫保護作用，而且起穩定作用。Cleland等人發現當蔗糖和蛋白質具有適當的分子比率時，在40℃可穩定保存人類單克隆抗體重組細胞(ruhMAb HER2)33個月。360：1的摩爾比率可成功地穩定蛋白質。這比通常的制劑中所用的等滲濃度低3～4倍。Souillac等人比較了凍干和物理混合的h-Dnase、rh-GH和rH-IGF-1和甘露醇、蔗糖、海藻糖和右旋糖苷的焓。對物理混合物，發現焓與蛋白質的百分含量呈線性關系；對凍干的混合物此關系是非線性的。作者得出的結論是在凍干的混合物中蛋白質和碳水混合物之間會直接發生反應。Hsu等人發現已包裝的產品也有可能發生分解。設想凍干結束時只具有單分子層的水，且不是均勻分布的，但是在有些位置分子可能連成串。在干燥和存儲過程這些水提供的保護以防止變性。這點是由基因技術產生的兩種產品證明的：太少的水，比單分子層還少，造成tPA和高鐵血紅蛋白在物理上的不穩定，然而較高含量的水卻導致存儲過程生物上的不穩定。To和Flink以及van Scoik和Carstensen闡述了四種變化的例子：依To和FIink的觀點，非晶形到晶體的轉變或者是因為存儲溫度T(T>TC)太高，或者是因為吸收了水。（注：較多的水增加了非晶形固體的流動性，促進了晶體的成核和增長）。Van Scoik和Carstensen交流了他們關于蔗糖晶體成核和增長的經驗。討論了溫度和殘余水分這兩個成核參數，建議用添加劑可停止、延緩或加速成核。用來清洗裝有小瓶的干燥室的氣體和加入產品的包裝袋里的氣體的影響尚且不清楚。只是氧氣在多數情況下被排除。Spiess建議用干空氣存儲花椰菜和藍莓，然而胡蘿卜和辣椒粉應該存儲在氧氣含量