DB32-T 4928-2024 溫室氣體 二氧化碳和甲烷觀測(cè)規(guī)范 光腔衰蕩光譜法

溫室氣體二氧化碳和甲烷觀測(cè)規(guī)范光腔衰蕩光譜法Greenhousegases—Observationspeciandmethane—Cavityring發(fā)出布版2024-12-202發(fā)出布版2024-12-2025-01-I Ⅲ 1 1 1 24.1測(cè)量方法 2 2 35.1站址選擇 35.2工作環(huán)境 3 3 3 45.6標(biāo)氣單元 4 4 4 4 47日常運(yùn)行和維護(hù)要求 5 5 5 5 6Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由江蘇省氣象局提出。本文件由江蘇省氣象標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。本文件起草單位：江蘇省氣象探測(cè)中心、江蘇省氣候中心。本文件主要起草人：沈琪、喬賀、尹立、徐進(jìn)、陳燕、王冰梅1溫室氣體二氧化碳和甲烷觀測(cè)規(guī)范本文件規(guī)定了利用光腔衰蕩光譜法觀測(cè)大氣中二氧化碳和甲烷濃度的測(cè)量方法及觀測(cè)系統(tǒng)、安裝要求、檢漏與測(cè)試要求、日常運(yùn)行和維護(hù)要求、溯源要求等。本文件適用于大氣中二氧化碳和甲烷濃度的光腔衰蕩光譜法的在線連續(xù)觀測(cè)，其他觀測(cè)方法可參考本文件。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本QX/T174大氣成分選址要求3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。溫室氣體greenhousegas大氣中能夠吸收紅外輻射的氣休成分。注：主要包括水汽(HO)、二氧化碳(CO?)、甲烷(CH?)、氧化亞氮(N?O)、氫氟氯碳化物類(HFCs,CFCs,HCFCs)、全光腔衰蕩光譜法cavityring-基于單波長(zhǎng)激光光束進(jìn)入光腔在腔鏡之間來(lái)回反射振蕩，切斷光源后其能量隨時(shí)間而衰減、衰減的速度與光腔自身的損耗(包括透射、散射)和腔內(nèi)被測(cè)組分(介質(zhì))吸收相關(guān)的原理，特定光腔自身的損耗為常量，光能量的衰減與被測(cè)組分的含量成比例，以此定量被測(cè)組分含量的方法。以干潔空氣為底氣、目標(biāo)物質(zhì)濃度已知的混合氣。用于對(duì)樣品巾月標(biāo)物質(zhì)濃度進(jìn)行定量測(cè)量的標(biāo)氣。2目標(biāo)標(biāo)氣targetstandardgas用于檢查和評(píng)估測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)行狀況而被當(dāng)作樣品進(jìn)行定期和重復(fù)測(cè)量的標(biāo)氣。包含待測(cè)組分，其濃度已知或未知的氣體樣品。4測(cè)量方法及觀測(cè)系統(tǒng)4.1測(cè)量方法采樣泵將樣氣由采樣管線抽入系統(tǒng)，經(jīng)溫度平衡、壓力控制、除水干燥等處理后，由樣氣選擇單元按要求將樣氣導(dǎo)入主機(jī)單元光腔。測(cè)量特定波長(zhǎng)激光在光腔內(nèi)經(jīng)樣氣吸收后光強(qiáng)衰減至其1/e倍(e是自然常數(shù))的時(shí)間，利用衰減時(shí)長(zhǎng)與樣氣內(nèi)CO?和CH?濃度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即可定量測(cè)定樣氣內(nèi)CO?和CH?濃度。4.2觀測(cè)系統(tǒng)4.2.1樣氣采集及處理單元主要包括進(jìn)氣過(guò)濾器、采樣管線、采樣泵、壓力控制器、溫度平衡裝置和樣氣除濕裝置等主要功能：采集環(huán)境大氣樣氣，并進(jìn)行溫度平衡、壓力控制和除水干燥。4.2.2樣氣選擇單元主要包括質(zhì)量流量控制器、氣流控制開(kāi)關(guān)、樣氣選擇模塊(多口閥、電磁閥等)。主要功能：用于設(shè)定和選擇進(jìn)入測(cè)量單元的進(jìn)氣的流量、種類、分析順序和分析時(shí)長(zhǎng)。主要包括光腔、激光發(fā)生器、信號(hào)接收處理模塊、系統(tǒng)溫度壓力控制模塊等。主要功能：對(duì)樣氣內(nèi)CO?和CH?進(jìn)行分析，并通過(guò)儀器內(nèi)置程序轉(zhuǎn)換成響應(yīng)信號(hào)和濃度主要功能：提供已知濃度的標(biāo)氣，進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性檢驗(yàn)校準(zhǔn)。4.2.5數(shù)據(jù)采集及處理單元主要包括具有控制及數(shù)據(jù)記錄功能的終端，如計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器等，基于所獲數(shù)據(jù)可進(jìn)行濃度計(jì)算。主要功能：采集系統(tǒng)輸出信號(hào)及儀器參數(shù)等相關(guān)信息，并存貯和轉(zhuǎn)換運(yùn)算。4.2.6觀測(cè)系統(tǒng)性能指標(biāo)觀測(cè)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)見(jiàn)表1。3DB32/T4928—2024表1觀測(cè)系統(tǒng)主要性能指標(biāo)精度(5min平均)二氧化碳：≤0.025×10-"mol/mol甲烷：≤0.22×10-?mol/mol24h最大漂移(1h平均)二氧化碳：≤0.1×10-6mol/mol甲烷：≤1×10-?mol/mol測(cè)量濃度范圍二氧化碳：(300~700)×10-?mol/mol(有效精度范圍)甲烷：(1000~3000)×10-?mol/mol(有效精度范圍)除濕性能樣氣水汽濃度：40×10??mol/mol5安裝要求5.1站址選擇應(yīng)符合QX/T174大氣成分站或環(huán)境氣象站選址要求的規(guī)定。5.2工作環(huán)境應(yīng)符合以下要求：b)具有良好的防雷擊條件，電源有過(guò)壓、過(guò)載和漏電保護(hù)裝置，接地電阻應(yīng)小于4Ω;c)溫、濕度保持相對(duì)穩(wěn)定，使室內(nèi)溫度能控制在(25±3)℃,相對(duì)濕度控制在60%以下；d)空調(diào)出風(fēng)口不應(yīng)直吹整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)及管線等；e)配備穩(wěn)壓電源或具有穩(wěn)壓功能的不間斷電源，電壓波動(dòng)應(yīng)小于5%,電源頻率(50±3)Hz。5.3樣氣采集及處理單元應(yīng)符合以下要求：a)采樣口應(yīng)安裝在合適的支撐休上(如鐵塔),高出下墊面冠層頂30m以上，四周開(kāi)闊，氣流暢通；b)采樣管應(yīng)保持完整，中間盡量減少接頭，避免漏氣，符合防雷要求，采樣管路置于保護(hù)槽(管)內(nèi)并固定，保護(hù)槽(管)可架空或通過(guò)地下管道引入主機(jī)單元內(nèi)，管路應(yīng)避免U形回彎和盤管；c)采樣管應(yīng)在同一高度至少配備一根備份采樣管，不使用時(shí)應(yīng)對(duì)備份采樣兩端進(jìn)行封閉處理；d)主備采樣管走向一致，保持平行，路徑長(zhǎng)度應(yīng)無(wú)明顯差別；e)采樣口應(yīng)安裝顆粒物過(guò)濾裝置，并有防水、防蟲、防腐等處理；1)空氣從采樣口進(jìn)入主機(jī)的駐留時(shí)間應(yīng)小于2min;g)空氣進(jìn)人主機(jī)進(jìn)氣口前，應(yīng)經(jīng)過(guò)除濕處理。5.4樣氣選擇單元應(yīng)符合以下要求：a)采樣管線對(duì)CO?和CH?無(wú)污染、吸附作用；b)在不同管路之間切換時(shí)密封性要好，不漏氣，無(wú)交叉污染，并可編程控制；c)質(zhì)量流量控制器在流量為0mL·min-1~300mL·min?1、壓力小于0.2MPa時(shí)，流量分辨率優(yōu)于全量程的0.1%。45.5主機(jī)單元b)在主機(jī)進(jìn)氣口前應(yīng)連接1μm~2μm孔徑的顆粒物過(guò)濾裝置；c)樣氣進(jìn)入主機(jī)之前應(yīng)進(jìn)行溫度和壓力平衡。5.6標(biāo)氣單元a)使用至少2瓶工作標(biāo)氣(高濃度標(biāo)氣、低濃度標(biāo)氣),工作標(biāo)氣濃度跨度涵蓋觀測(cè)地點(diǎn)大氣CO?和CH?變化范圍，通常選擇第95%和第5%分位濃度值為高、低濃度工作標(biāo)氣的濃度值；b)使用至少1瓶目標(biāo)標(biāo)氣，目標(biāo)標(biāo)氣濃度接近觀測(cè)地點(diǎn)大氣CO?和CH?濃度變化范圍的中位數(shù)，通過(guò)分析系統(tǒng)定量結(jié)果與標(biāo)稱值相比較來(lái)判別系統(tǒng)性能；c)應(yīng)設(shè)置標(biāo)氣瓶的固定裝置，水平置于通風(fēng)散熱良好且無(wú)陽(yáng)光直射處；5.7數(shù)據(jù)采集單元應(yīng)符合5.2工作環(huán)境的要求。6檢漏與測(cè)試要求線性測(cè)試符合下列規(guī)定：a)在相同測(cè)量條件下，利用至少5種不同濃度的標(biāo)氣進(jìn)行測(cè)量；b)不同濃度標(biāo)氣應(yīng)交替進(jìn)行測(cè)量，每種濃度測(cè)量次數(shù)不少于3次，每次測(cè)量時(shí)長(zhǎng)不少于5min;c)在每次測(cè)量時(shí)長(zhǎng)內(nèi)選取至少60%的穩(wěn)定測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到每次標(biāo)氣測(cè)量濃度的平均值；d)對(duì)標(biāo)氣的標(biāo)稱濃度值和測(cè)量濃度平均值進(jìn)行最小二乘法線性擬合計(jì)算，擬合優(yōu)度應(yīng)大于99.99%,擬合殘差(擬合結(jié)果對(duì)于標(biāo)氣標(biāo)稱濃度的差)CO?應(yīng)小于0.1×10-?mol/mol,CH?應(yīng)小于1×10?mol/mol。精度測(cè)試符合下列規(guī)定：b)計(jì)算測(cè)量時(shí)長(zhǎng)內(nèi)24組5min時(shí)間步長(zhǎng)的濃度響應(yīng)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，CO?應(yīng)小于0.025×56.2.4漂移測(cè)試漂移測(cè)試符合下列規(guī)定：a)在相同測(cè)量條件下，對(duì)同一濃度的標(biāo)氣進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，測(cè)量時(shí)長(zhǎng)不小于24h;b)計(jì)算測(cè)量時(shí)長(zhǎng)內(nèi)24組1h時(shí)間步長(zhǎng)的濃度響應(yīng)平均值的最大值和最小值間的偏差，CO?應(yīng)小于0.1×10-?mol/mol,CH?應(yīng)小于1×10-?mol/mol。7日常運(yùn)行和維護(hù)要求要求如下：a)定期對(duì)儀器進(jìn)行檢查和維護(hù)，在發(fā)現(xiàn)觀測(cè)儀器設(shè)備或觀測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理，確保儀器設(shè)備正常運(yùn)行；b)詳細(xì)記錄觀測(cè)儀器的運(yùn)行狀態(tài)、維護(hù)檢修情況、周邊污染活動(dòng)以及天氣現(xiàn)象等信息，記錄開(kāi)始時(shí)c)檢查標(biāo)氣瓶的壓力，當(dāng)壓力不足(低于3.5MPa)時(shí)應(yīng)及時(shí)更換，對(duì)換下的標(biāo)氣瓶進(jìn)行二次標(biāo)校溯源。應(yīng)妥善保管標(biāo)氣的標(biāo)校證書或標(biāo)校報(bào)告，并做好存檔。應(yīng)按要求開(kāi)展但不限于以下維護(hù)活動(dòng)：a)每月應(yīng)對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)的所有氣路進(jìn)行至少一次漏氣檢查，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理；b)每月應(yīng)對(duì)除濕裝置進(jìn)行至少一次檢查和維護(hù)，必要時(shí)補(bǔ)充或更換制冷劑等耗材；c)每3~6個(gè)月應(yīng)對(duì)采樣泵進(jìn)行至少一次檢查和維護(hù)，必要時(shí)應(yīng)更換泵膜等；d)每6個(gè)月對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次常規(guī)檢查和維護(hù)(包括檢漏、流量檢查等),必要時(shí)對(duì)儀器內(nèi)部及外部過(guò)濾器進(jìn)行清潔或更換；c)每12個(gè)月應(yīng)用不同濃度的標(biāo)氣對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行至少一次線性測(cè)試、精度測(cè)試和漂移測(cè)試；1每年或在重污染事件后應(yīng)及時(shí)對(duì)采樣管進(jìn)行至少一次清潔，并更換進(jìn)氣口處的顆粒物過(guò)濾裝置；g)按有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行其他維護(hù)8溯源要求要求如下：a)標(biāo)氣在使用前和換下后，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)高于標(biāo)氣的高等級(jí)標(biāo)氣對(duì)其進(jìn)行測(cè)量和溯源；b)標(biāo)氣在使用周期內(nèi)，每年應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)高于標(biāo)氣的高等級(jí)標(biāo)氣進(jìn)行至少一次溯源；c)工作標(biāo)氣和日標(biāo)標(biāo)氣可溯源至WMO/GAW—級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。6[1]GB/T5832.3—2011氣體中微量水分的測(cè)定第3部分：光腔衰蕩光譜法[2]GB/T2887—2011計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范[3]GB/T33672—2017大氣甲烷光腔衰蕩光譜觀測(cè)系統(tǒng)[4]GB/T34286—2017溫室氣體二氧化碳測(cè)量離軸積分腔輸出光譜法[5]GB/T34415—2017大氣二氧化碳(CO?)光腔衰蕩光譜觀測(cè)系統(tǒng)[6]QX/T125—2011溫室氣體本底觀測(cè)術(shù)語(yǔ)[7]QX/T429—2018溫室氣體二氧化碳和甲烷觀測(cè)規(guī)范離軸積分腔輸出光譜法[8]中國(guó)氣象局.大氣成分觀測(cè)業(yè)務(wù)規(guī)范(試行)[M].北京：氣象出版社，2012.[9]中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司.大氣成分觀測(cè)業(yè)務(wù)技術(shù)手冊(cè)(第一分冊(cè)：溫室氣體及相關(guān)微量成分)[10]臧昆鵬，周凌晞，方雙喜，等.新型CO?和CH