溫室氣體碳同位素手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范編制說明

PAGE5溫室氣體14CO2手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范編制說明1任務(wù)來源2023年5月，根據(jù)陜西省市場監(jiān)督管理局《關(guān)于下達(dá)2023年陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目計(jì)劃的通知》（陜市監(jiān)函〔2023〕410號(hào)），下達(dá)了《溫室氣體手動(dòng)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目任務(wù)，項(xiàng)目編號(hào)為SDBXM044-2023。項(xiàng)目承擔(dān)單位：陜西省環(huán)境監(jiān)測中心站和中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所。2目的意義（1）雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)是我國應(yīng)對全球氣候變化的重大戰(zhàn)略需求聯(lián)合國政府間氣候變化委員會(huì)相關(guān)報(bào)告指出，與1850~1900年相比全球平均溫升幅度已高達(dá)1.1°C，陸地生態(tài)系統(tǒng)和北半球高緯度地區(qū)升溫更加明顯，日益加劇的全球氣候暖化導(dǎo)致極地冰川消融、海平面上升、極端天氣頻發(fā)、物種加速滅絕，嚴(yán)重威脅人類生存發(fā)展。然而，世界人口數(shù)量的不斷上升和各國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展導(dǎo)致全球溫室氣體排放總量有增無減，最新的聯(lián)合國氣候報(bào)告指出2019年全球二氧化碳（CO2）排放已高達(dá)380億噸。中國作為全球最大的化石能源消費(fèi)國和溫室氣體排放國，面臨著巨大的國際減排壓力。早在2015年《巴黎協(xié)定》談判過程中，我國就向聯(lián)合國遞交了關(guān)于溫室氣體減排的“國家應(yīng)對氣候變化自主貢獻(xiàn)”目標(biāo)，承諾“碳排放總量在2030年達(dá)到峰值并爭取盡早達(dá)峰；單位國內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放（即碳排放強(qiáng)度）較2005年下降60%~65%”，初步形成了碳排放強(qiáng)度下降和總量達(dá)峰的“雙重”目標(biāo)，之后，為積極響應(yīng)聯(lián)合國關(guān)于更新與強(qiáng)化各國“國家應(yīng)對氣候變化自主貢獻(xiàn)”目標(biāo)的號(hào)召，國家主席習(xí)近平在2020年9月召開的聯(lián)合國大會(huì)上承諾我國將在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。在同年12月召開的氣候雄心峰會(huì)上宣布，中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，力爭2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。（2）建立碳監(jiān)測技術(shù)規(guī)范是服務(wù)中省生態(tài)環(huán)境總體部署的需要中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》，使得我國在推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和工作方面有了明確的頂層思路、清晰的發(fā)展目標(biāo)和具體的任務(wù)安排，也將為推進(jìn)全球氣候治理、構(gòu)建人類命運(yùn)共同體提供重要支撐。生態(tài)環(huán)境部印發(fā)的《“十四五”生態(tài)保護(hù)監(jiān)管規(guī)劃》明確指出，“推進(jìn)減污降碳協(xié)同增效。提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能，強(qiáng)化生態(tài)保護(hù)與降碳協(xié)同增效。落實(shí)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)要求”。生態(tài)環(huán)境部印發(fā)的《“十四五”生態(tài)環(huán)境監(jiān)測規(guī)劃》明確指出，“要補(bǔ)齊談監(jiān)測技術(shù)短板。構(gòu)建溫室氣體監(jiān)測技術(shù)體系，加強(qiáng)主要溫室氣體及其同位素監(jiān)測分析技術(shù)研究”。陜西省委省政府印發(fā)《關(guān)于深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的若干措施》要求，構(gòu)建全省碳達(dá)峰碳中和“1+N”政策體系。（3）建立碳同位素手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范是健全碳監(jiān)測技術(shù)體系的迫切需要碳監(jiān)測技術(shù)是掌握其分布特征、變化趨勢以及源和匯的構(gòu)成、性質(zhì)和強(qiáng)度等的基礎(chǔ)，是效應(yīng)評估的依據(jù)和減排措施制定的標(biāo)尺，也是全面掌握碳排放及其環(huán)境、氣候效應(yīng)，預(yù)測其未來變化的重要保障。此外，隨著國家“碳達(dá)峰”和“碳中和”戰(zhàn)略的實(shí)施，碳排放量核算法存在計(jì)算誤差大、數(shù)據(jù)延后等的問題，為了提高核算精度，碳的準(zhǔn)確監(jiān)測與評估將成為降碳目標(biāo)的根本前提。目前國內(nèi)尚未建立碳監(jiān)測技術(shù)體系，擬起草的碳同位素手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范可填補(bǔ)該領(lǐng)域空白。起草的碳同位素手工監(jiān)測方法是碳自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備性能比對測試的基準(zhǔn)參考；可在自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)彌補(bǔ)監(jiān)測數(shù)據(jù)的缺失，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性；同時(shí)還是用于區(qū)分人為源與自然源，并實(shí)現(xiàn)減小外來源對監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響不可替代的方法。只有完善的手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范作為保障，才能更好的發(fā)揮碳同位素手工監(jiān)測技術(shù)的基準(zhǔn)性、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。綜上，該技術(shù)規(guī)范最終將成為碳監(jiān)測技術(shù)體系的重要組成。3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀CO2是影響全球氣候變化的最大貢獻(xiàn)者。天然放射性碳（14C）是由高層大氣中的宇宙射線產(chǎn)生的，其放射性半衰期為5730±40年。在化石燃料(如煤和石油)中的放射性碳（14C）在化石燃料中已經(jīng)完全衰變，監(jiān)測大氣中14CO2的濃度的變化情況，能夠客觀反映出化石源CO2排放強(qiáng)度。使用14CO2追蹤人為排放源有助于空氣質(zhì)量的改善，同時(shí)可以持續(xù)減少碳排放。加速器質(zhì)譜法是一種高度靈敏和精確的分析技術(shù)，用于測量給定樣本中稀有同位素的豐度。它特別適用于探測和定量天然豐度極低的同位素，如放射性碳(14C)和其他放射性同位素。放射性碳(14C)監(jiān)測已廣泛應(yīng)用于環(huán)境空氣中的二氧化碳源分析。1954年新西蘭建立首個(gè)用于監(jiān)測大氣14CO2的背景點(diǎn)觀測站，1959年在歐洲建立14CO2的背景觀測站。截至目前，美國國家海洋大氣局、海德堡大學(xué)環(huán)境物理學(xué)研究所（海德堡大學(xué)）、歐洲綜合碳觀測系統(tǒng)、新西蘭國家水和大氣研究所、世界氣象組織全球大氣監(jiān)測網(wǎng)以及中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所等機(jī)構(gòu)和組織已經(jīng)在全球范圍內(nèi)建設(shè)30余個(gè)14CO2監(jiān)測背景點(diǎn)。隨著采用無人機(jī)采樣技術(shù)的發(fā)展，大氣14CO2的垂直剖面分布特征監(jiān)測也穩(wěn)步開展。隨著溫室氣體二氧化碳監(jiān)測在我國10數(shù)個(gè)城市試點(diǎn)全面開展，大氣中二氧化碳溯源成為碳監(jiān)測的重要目標(biāo)?；?4CO2放射碳監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)方面，1996年由中國核工業(yè)總公司制定了空氣中14C的取樣與測定方法核行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（EJ/T1008-96），2021年由中國石油化工集團(tuán)制定了液體石油產(chǎn)品中含放射性碳的生物基含量測定加速器質(zhì)譜法（NB/SH/T6044-2021），尚無相關(guān)溫室氣體14CO2監(jiān)測國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及地方標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布?？傊?，溫室氣體14CO2手工監(jiān)測技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在我國屬于技術(shù)空白，需要進(jìn)一步明確規(guī)范，為溫室氣體14CO2監(jiān)測的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制提供技術(shù)支撐。4主要工作過程4.1成立標(biāo)準(zhǔn)編制組2023年3月，編制組根據(jù)計(jì)劃通知，結(jié)合陜西省實(shí)際情況對任務(wù)進(jìn)行調(diào)研分析和研究。同時(shí)綜合分析國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)資料和研究成果，及編制組溫室氣體碳同位素手工監(jiān)測的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定了本指南制定的技術(shù)路線和分工，并在此基礎(chǔ)上完成了指南申請書和草案。4.2完成標(biāo)準(zhǔn)初稿2023年5月，陜西省環(huán)境監(jiān)測中心站接到此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)制修訂任務(wù)后，成立了由環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境管理、樣品采集等專業(yè)領(lǐng)域研究人員組成的編制組，收集國內(nèi)外14C監(jiān)測相關(guān)資料，對提出的技術(shù)路線、工作內(nèi)容等多次研討。2023年7月至9月標(biāo)準(zhǔn)編制組根據(jù)確定的技術(shù)方案和論證意見，開展課題14CO2同位素地面采樣和無人機(jī)采樣比對監(jiān)測工作實(shí)驗(yàn)研究工作，對方法各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和條件進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定具體的技術(shù)內(nèi)容等特性指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上編寫方法標(biāo)準(zhǔn)草案和編制說明。4.3征求意見、完善標(biāo)準(zhǔn)2023年9月，編制組就《溫室氣體碳同位素手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的草案，組織參與標(biāo)準(zhǔn)編寫的各家單位對草案的框架和內(nèi)容進(jìn)行了多次討論。編制單位根據(jù)討論征集的意見對草案和編制說明進(jìn)行了修改。2023年12月，編制組完成技術(shù)規(guī)范草案和編制說明的編制工作，并提交至陜西省生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)進(jìn)行地方標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)審查。陜西省生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)組織杜新黎、陳潔、孫峰，師耀龍和柴麒敏專家組成標(biāo)準(zhǔn)審查專家組對《溫室氣體碳同位素手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行技術(shù)審查。專家通過審查一致認(rèn)為，該標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2020的要求組織編寫，結(jié)構(gòu)合理，內(nèi)容滿足溫室氣體碳同位素14CO2手工監(jiān)測要求，并就標(biāo)準(zhǔn)中部分內(nèi)容提出了修改意見，待公開征求意見。2024年7月根據(jù)技術(shù)審核專家的意見，完善標(biāo)準(zhǔn)名稱為《溫室氣體14CO2手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》，并按照其他技術(shù)審查意見的完成技術(shù)規(guī)范的修改，并提交陜西省生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)進(jìn)行《溫室氣體14CO2手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（征求意見稿）》公開意見征求。2024年9月，完成對標(biāo)準(zhǔn)文本和編制說明所有征求意見的修改完善。2024年11月，陜西省生態(tài)環(huán)境廳對《溫室氣體14CO2手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（征求意見稿）》進(jìn)行專題審查，隨后根據(jù)審查意見進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)文本的完善。5標(biāo)準(zhǔn)起草工作組成員及任務(wù)分工5.1標(biāo)準(zhǔn)起草工作組成員本標(biāo)準(zhǔn)由陜西省環(huán)境監(jiān)測中心站、中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所、銅川市環(huán)境監(jiān)測站和陜西省標(biāo)準(zhǔn)化研究院等單位負(fù)責(zé)起草。起草小組成員為楊震、范智超、牛振川、王利東、曹磊、張霖琳、呂婧、王啟元、張揚(yáng)、劉建利、張巍。5.2標(biāo)準(zhǔn)起草任務(wù)分工陜西省環(huán)境監(jiān)測中心站負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的起草、整體協(xié)調(diào)和組織工作；銅川市環(huán)境監(jiān)測站負(fù)責(zé)溫室氣體14CO2樣品的采集、中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所負(fù)責(zé)溫室氣體碳同位素手工監(jiān)測方法測試的科學(xué)性指導(dǎo)；陜西省標(biāo)準(zhǔn)化研究院負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)文本的規(guī)范和部分技術(shù)內(nèi)容的完善。6標(biāo)準(zhǔn)編制的原則、技術(shù)路線6.1標(biāo)準(zhǔn)編制的原則本技術(shù)規(guī)范依據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)化工作指南》GB/T1.1-2022給出的規(guī)則，遵循科學(xué)性、整體性、針對性原則，參考國內(nèi)同行業(yè)已使用的較成熟的參考文獻(xiàn)編制起草本標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)規(guī)范編寫的基本原則如下：科學(xué)性原則。參考現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)文件，充分借鑒試點(diǎn)工作的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。整體性原則?？紤]系統(tǒng)規(guī)定溫室氣體碳同位素手工監(jiān)測技術(shù)的方法原理、樣品采集、樣品處理、分析測試、質(zhì)量保證和質(zhì)量控制等技術(shù)要求。針對性原則。總結(jié)現(xiàn)有文獻(xiàn)資料及溫室氣體碳同位素手工監(jiān)測的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，規(guī)范內(nèi)容與指標(biāo)明確?？刹僮餍詮?qiáng)，具有普遍的適用性，易于推廣使用。6.2技術(shù)路線7.標(biāo)準(zhǔn)研究內(nèi)容7.1范圍本文件規(guī)定了溫室氣體14CO2手工監(jiān)測的方法原理、點(diǎn)位布設(shè)、樣品采集、保存與運(yùn)輸、前處理、分析測試、質(zhì)量保證和質(zhì)量控制等技術(shù)要求。本文件適用于指導(dǎo)溫室氣體14CO2手工監(jiān)測工作。7.2規(guī)范性引用文件本標(biāo)準(zhǔn)中引用的國內(nèi)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共10項(xiàng)，如下。GB/T31705氣相色譜法本底大氣二氧化碳和甲烷濃度在線觀測方法GB/T34286溫室氣體二氧化碳測量離軸積分腔輸出光譜法GB/T34415大氣二氧化碳（14CO2）光腔衰蕩光譜觀測系統(tǒng)EJ/T1008空氣中14C的取樣與測定方法HG/T2899聚四氟乙烯材料HJ194環(huán)境空氣質(zhì)量手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范HJ664環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測站點(diǎn)布設(shè)技術(shù)規(guī)范（試行）QX/T67本底大氣二氧化碳濃度瓶采樣測定方法——非色散紅外法QX/T164溫室氣體玻璃瓶采樣方法QX/T213溫室氣體玻璃采樣瓶預(yù)處理和后處理方法7.3術(shù)語和定義溫室氣體碳同位素手工監(jiān)測中涉及一些專業(yè)詞匯術(shù)語，為規(guī)范術(shù)語應(yīng)用，列出技術(shù)中的重要術(shù)語并給出定義。編制組查閱了引用的規(guī)范性文件以及其他法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等，對于已經(jīng)頒布實(shí)施的法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)中有明確定義的術(shù)語，在本技術(shù)規(guī)范中不再重復(fù)。本技術(shù)規(guī)范只規(guī)定其他規(guī)范性文件中明確的專有技術(shù)名詞。本技術(shù)規(guī)定給出了5條術(shù)語和定義，包括14CO2、手工監(jiān)測、瓶采樣、氣袋采樣。7.4方法原理大氣中的CO2經(jīng)低溫分離純化后，在鐵粉催化下，使用鋅?；驓錃獾冗€原劑將CO2還原成石墨，制成碳靶，將碳靶樣品和同位素標(biāo)準(zhǔn)品以一定的順序置于加速器質(zhì)譜進(jìn)行分析，經(jīng)過同一樣品的13C測定值分餾校正后，得到大氣樣品中CO2的14C值。鋅還原法是將大氣CO2收集管與還原反應(yīng)裝置相連接，使用電爐對還原反應(yīng)管進(jìn)行加熱，使純化的CO2氣體與Zn粒管中的Zn粒加熱生成CO，然后在Fe粉管中與Fe粉表面發(fā)生還原反應(yīng)，將CO2還原成石墨，附著在Fe粉表面。氫還原法是將純化好的CO2氣體用液氮冷阱轉(zhuǎn)移入已放入Fe粉并預(yù)抽真空的石英玻璃管回路中，混入一定比例的H2，進(jìn)行加熱催化反應(yīng)，形成的石墨附著在Fe粉表面。各方法的化學(xué)反應(yīng)公式如下：a）鋅還原法（簡稱鋅法）： （1） （2）b）氫還原法（簡稱氫法）： （3） （4） （5）7.5技術(shù)要求7.5.1試劑與材料7.5.1.1標(biāo)準(zhǔn)樣品14C主標(biāo)樣，一般為國際草酸OX-II，用于加速器質(zhì)譜法（AMS）測量比對基準(zhǔn)及檢測測量精度；14C次級標(biāo)樣，選擇中國糖碳（CSC），用于檢測AMS測量樣品的準(zhǔn)確性；14C監(jiān)控本底；可選擇無煙煤，用于扣除制樣和AMS測量過程的本底。7.5.1.2反應(yīng)試劑反應(yīng)試劑應(yīng)符合以下要求：催化劑：鐵粉，純度≥99.999%；還原劑：鋅粒，純度≥99.999%氫氣，純度≥99.999%。7.5.1.3冷阱材料包括液氮和乙醇。7.5.1.4輔助耗材1.CO2收集管：應(yīng)選擇閥門密閉性強(qiáng)高硼硅帶閥門玻璃管進(jìn)行制作；2.石墨合成管：應(yīng)選擇熔點(diǎn)大于1100℃的石英玻璃管進(jìn)行制作；3.標(biāo)準(zhǔn)樣品反應(yīng)管：應(yīng)選擇熔點(diǎn)大于1100℃的石英玻璃管進(jìn)行制作；4.助燃?xì)怏w：應(yīng)選擇純度≥99.99%的氧氣，通入標(biāo)準(zhǔn)樣品密封反應(yīng)管。7.5.2儀器與設(shè)備7.5.2.1采樣系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范對14CO2手工監(jiān)測采樣系統(tǒng)進(jìn)行了規(guī)范，高塔采樣系統(tǒng)：高塔采樣系統(tǒng)應(yīng)包括除水裝置、采樣泵、壓力表、采樣容器、供電設(shè)備（包括蓄電池、外接電源）以及安全裝置（如安全閥）和流量控制裝置（如轉(zhuǎn)子流量計(jì)）等采樣設(shè)備，同時(shí)要建設(shè)地面高塔采樣必須的高塔及相關(guān)設(shè)施。采樣高塔為滿足獲得高空均勻混合溫室氣體樣品而架設(shè)的設(shè)施，以減少局地溫室氣體源匯對監(jiān)測的影響，主要用于室外監(jiān)測設(shè)備安裝、采樣管線架設(shè)等。采樣塔采樣口距塔基的相對高度在50m以上，采樣口周圍水平面保證360°的捕集空間。地面采樣系統(tǒng)可購置商品化設(shè)備，也可自組裝。地面采樣高塔建設(shè)受地理環(huán)境的影響較大，同時(shí)要考慮采樣相關(guān)的電力需求和通訊要求。無人機(jī)采樣系統(tǒng)無人機(jī)系統(tǒng)至少包括除水裝置、采樣泵、壓力表、采樣容器、供電設(shè)備（包括蓄電池、外接電源）、壓力表、流量控制裝置（如轉(zhuǎn)子流量計(jì)）、氣動(dòng)軟管、無人機(jī)等?？少徶蒙唐坊O(shè)備，也可自組裝。無人機(jī)采樣需要購置或租用滿足采樣需求的無人機(jī)，同時(shí)無人機(jī)的使用應(yīng)滿足《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)安全要求》（GB42590）相關(guān)規(guī)定。無人機(jī)采樣不受地理環(huán)境的限制，溫室氣體采樣的代表性更強(qiáng)。無人機(jī)采樣工作過程將壓縮氣泵固定于無人機(jī)機(jī)體上，并與氣動(dòng)軟管（材質(zhì)：食品級的聚四氟乙烯或PU，參照GB5477-1985和GB/T10544-2011）進(jìn)氣口密封聯(lián)接，在無人機(jī)啟動(dòng)時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)氣泵，氣泵輸出壓力大于或等于2.5bar，保證空氣正常在氣動(dòng)軟管中流動(dòng)；待無人機(jī)勻速上升（參照GB42590-2023）到達(dá)所需的高度（50米或100米）時(shí)，無人機(jī)懸停，氣動(dòng)軟管的出氣口聯(lián)接氣體壓力閥，并與采氣玻璃瓶的進(jìn)氣口密封聯(lián)接，玻璃瓶出氣口開放，進(jìn)行充分沖洗。無人機(jī)懸停15分鐘后，關(guān)閉采氣玻璃瓶的出氣口；待瓶中，軟管中的氣體氣壓達(dá)到1.1個(gè)大氣壓時(shí)（以氣體壓力閥顯示數(shù)字為準(zhǔn)），關(guān)閉采氣玻璃瓶的進(jìn)氣口，打開氣動(dòng)軟管的出氣口。室外高空無人機(jī)空氣采樣完成。同時(shí)記錄采樣信息。采樣現(xiàn)場注意事項(xiàng)：（1）在無人機(jī)采樣開始采樣工作前，須先采集并記錄采樣點(diǎn)的氣象六要素。（2）當(dāng)采樣點(diǎn)風(fēng)力達(dá)到或超過六級風(fēng)速時(shí)（即：10.8～13.8m/s），為確保飛行安全，不能開展采樣工作；（3）當(dāng)采樣點(diǎn)相對濕度超過70%時(shí)，應(yīng)在采氣玻璃瓶進(jìn)氣口前加裝去濕裝置。流量控制用于采樣流量控制、壓力調(diào)節(jié)，一般由流量控制設(shè)備、壓力調(diào)節(jié)裝置等部件組成。 除水冷阱用于去除樣氣中的水汽，避免水汽對溫室氣體監(jiān)測產(chǎn)生影響。制冷工作溫度≤-50℃，除水后樣品氣體絕對濕度小于0.005%。 采樣容器可使用5L以上密封性良好的氣體采樣袋，也可使用4L以上的玻璃采樣瓶（瓶體外側(cè)應(yīng)有防爆保護(hù)層），如樣品CO2濃度較高且采樣容器壓力較大，可適當(dāng)減小采樣容器體積。采樣管材質(zhì)對CO2無污染、無吸附或不發(fā)生反應(yīng)，內(nèi)徑一般為5mm～10mm。 變徑接頭材質(zhì)對CO2無污染、無吸附或不發(fā)生反應(yīng)，不銹鋼材質(zhì)為佳。無人機(jī)性能要求無人機(jī)類型：專業(yè)級四軸飛行器；飛行高度：≥500m；起飛重量：≤7kg；懸空時(shí)間：無負(fù)載＞50min，負(fù)載5.5kg＞30min。7.5.2.114C監(jiān)測系統(tǒng)1.14CO2純化系統(tǒng)可由實(shí)驗(yàn)室自行搭建，也可購置商品化設(shè)備。主要部件包括機(jī)械泵、真空計(jì)、壓力計(jì)、真空管道、無油脂閥門、各種口徑連接件、氣體流量控制器、針閥、液氮冷阱（≤-196℃）、除水冷阱（-90℃～-78℃）等。該系統(tǒng)主要用于分離大氣中的CO2氣體，收集提純到的CO2氣體，測量收集到的CO2氣體壓力，根據(jù)壓力計(jì)算碳質(zhì)量，將收集到的適量CO2氣體轉(zhuǎn)移至石墨合成管或還原反應(yīng)裝置，用于合成石墨。純化系統(tǒng)還應(yīng)包括：鋁制靶：用于壓制石墨靶。壓靶機(jī)：將合成的石墨壓進(jìn)鋁制靶中。14CO2同位素分析系統(tǒng)14C同位素分析系統(tǒng)即加速器質(zhì)譜系統(tǒng)（AMS），用于測量14C，測量精度為2.0‰。加速器質(zhì)譜系統(tǒng)由離子源系統(tǒng)、快速交替注入系統(tǒng)、串列加速器系統(tǒng)、高能質(zhì)譜分析系統(tǒng)、探測器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成等。可由實(shí)驗(yàn)室自主設(shè)計(jì)，各裝置在細(xì)節(jié)處有一定差異，但基本原理一致，也可購置一體化系統(tǒng)。參考加速器質(zhì)譜儀系統(tǒng)示意圖（圖1）所示。圖1加速器質(zhì)譜系統(tǒng)構(gòu)造示意圖1.離子源系統(tǒng)；2.快速交替注入系統(tǒng)；3.串列加速器系統(tǒng)；4.高能質(zhì)譜分析系統(tǒng)；5.探測器系統(tǒng)；6.控制系統(tǒng)7.5.3樣品采集7.5.3.1點(diǎn)位布設(shè)按照HJ664中相關(guān)要求確定點(diǎn)位，至少需設(shè)置一個(gè)城市點(diǎn)位。采樣口周圍水平面盡可能保證360°以上的捕集空間，優(yōu)先布置在開放式采樣塔上，也可布置在高空懸停的無人機(jī)上，采樣口距離地基相對高度在50~100米，保證采集充分混合的環(huán)境空氣，同時(shí)避免受到局地人為和自然源匯影響。7.5.3.2采樣時(shí)間頻次以及采樣方式監(jiān)測選取大氣混合均勻、對流最旺盛、混合層高度最高的時(shí)段，一般可在14時(shí)至15時(shí)之間進(jìn)行采樣。不宜在降水、沙塵等不利天氣條件開展監(jiān)測。采樣頻次建議至少每周采樣1次，如不具備條件，可適當(dāng)降低采樣頻次。采樣方式為地面高塔采樣和懸停無人機(jī)采樣。7.5.3.3采樣氣路連接地面采樣系統(tǒng)：地面處采樣管連接采樣泵、流速測量裝置、采樣容器等。每次采樣前，封閉采樣泵至采樣容器的氣路及部件檢查氣密性。對于雙口采樣容器，設(shè)置平行樣的串聯(lián)采集氣路；對于單口采樣容器，設(shè)置平行樣的并聯(lián)采集氣路。無人機(jī)采樣系統(tǒng)：將采樣泵固定于無人機(jī)機(jī)體上，與氣動(dòng)軟管、壓力表、流速測量裝置、采樣容器等密封聯(lián)接，在無人機(jī)啟動(dòng)時(shí)，氣泵啟動(dòng)，保證氣體正常在氣動(dòng)軟管中流動(dòng)，封閉采樣泵至采樣容器的氣路及部件檢查氣密性。對于雙口采樣容器，設(shè)置平行樣的串聯(lián)采集氣路；對于單口采樣容器，設(shè)置平行樣的并聯(lián)采集氣路。采樣系統(tǒng)沖洗首先啟動(dòng)采樣泵，打開采樣容器的進(jìn)氣口和出氣口的密封旋塞。在采樣系統(tǒng)氣路完全開通情況下，在一定流速下（樣品從采樣口至采樣容器的駐留時(shí)間不超過5min）對采樣容器和連接管路進(jìn)行充分沖洗，沖洗體積一般不小于采樣容器體積的10倍。樣品采集沖洗結(jié)束后，關(guān)閉采樣容器的出氣口，利用采樣泵將空氣樣品采集進(jìn)采樣容器。采樣容器內(nèi)氣量達(dá)到預(yù)定量（根據(jù)采樣容器體積及樣品分析量的要求確定，至少1.1倍大氣壓以上）后，關(guān)閉采樣泵并立刻擰緊采樣容器的進(jìn)氣口。從采樣系統(tǒng)上卸下采樣容器，標(biāo)注樣品標(biāo)識(shí)，放回裝運(yùn)箱。樣品采集時(shí)，應(yīng)記錄監(jiān)測點(diǎn)位信息、采樣設(shè)備運(yùn)行狀況、采樣容器信息、采樣時(shí)間、氣象條件、人員信息、采樣過程中的天氣條件和污染活動(dòng)等相關(guān)信息。氣象參數(shù)包括采樣點(diǎn)環(huán)境溫度、氣壓和相對濕度，有條件的可觀測風(fēng)向和風(fēng)速等氣象參數(shù)，氣象條件監(jiān)測相關(guān)規(guī)范和要求參見HJ194中相關(guān)規(guī)定。7.5.4.樣品保存和運(yùn)輸采樣容器在采集樣品后在常溫條件下保存和運(yùn)輸。運(yùn)輸過程中應(yīng)避免磕碰、泄漏和污染，樣品應(yīng)盡快送至實(shí)驗(yàn)室，氣袋采樣樣品應(yīng)在3天內(nèi)完成制樣，瓶采樣樣品應(yīng)在15天內(nèi)完成制樣。7.5.5樣品前處理7.5.5.1實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備1.大氣CO2濃度的測定樣品分析前，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的儀器配置情況，選擇光腔衰蕩光譜、離軸積分腔輸出光譜、氣相色譜、非色散紅外光譜等方法對同一樣品CO2濃度的準(zhǔn)確測定。測定前需檢查采樣容器壓力，確認(rèn)采樣容器密封性良好。目前CO2濃度的測定方法有光腔衰蕩光譜法、離軸積分腔輸出光譜法、氣相色譜法、非色散紅外光譜法等，這些測試原理的實(shí)驗(yàn)室分析儀器性能應(yīng)滿足下列標(biāo)準(zhǔn)中的分析儀器指標(biāo)要求。其他原理的儀器應(yīng)滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。1)光腔衰蕩光譜法，參考GB/T34415；2)離軸積分腔輸出光譜法，參考GB/T34286；3)氣相色譜法，參考GB/T31705；4)非色散紅外光譜法，參考QX/T67。采樣點(diǎn)位有CO2自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備的，可采用樣品采集時(shí)同步自動(dòng)監(jiān)測的CO2濃度數(shù)據(jù)。測定結(jié)果以干空氣的摩爾分?jǐn)?shù)（μmol/mol）計(jì)，小數(shù)點(diǎn)后保留一位有效位數(shù)。2.除水冷阱制備液氮-乙醇冷阱：根據(jù)低溫溫度儀讀數(shù)，利用液氮將乙醇調(diào)溫至-90℃～-78℃左右備用。除水冷阱是進(jìn)行氣體樣品去除水蒸氣的重要一環(huán)。3.大氣CO2樣品分離純化CO2純化系統(tǒng)在高真空（<10-5torr）下，將采集的大氣樣品導(dǎo)入真空純化系統(tǒng)，樣品經(jīng)過低溫液氮冷阱（-196℃），其中的CO2、H2O被冷凍，其他雜質(zhì)氣體通過真空管道抽出系統(tǒng)；隨后在除水冷阱（-90℃～-78℃）將樣品中的CO2釋放同時(shí)冷凍H2O，純化的CO2氣體通過管道轉(zhuǎn)移到測量區(qū)域時(shí)再次經(jīng)過液氮冷阱將CO2冷凍，同時(shí)通過壓力表顯示的讀數(shù)，根據(jù)壓力差計(jì)算CO2含量，并使用收集器收集釋放的純CO2。CO2純化系統(tǒng)的基本原理構(gòu)造原理見圖2，給系統(tǒng)可由實(shí)驗(yàn)室自主設(shè)計(jì)，也可購置一體化設(shè)備。圖2大氣14C（CO2）純化系統(tǒng)示意圖1.氣體樣品；2.針閥；3.氣體質(zhì)量流量控制器；4.-1~-4，三通或四通連接件；5.-1~-5，金屬閥門；6.-1~-5，玻璃閥門；7.除水冷阱；8.-1~-2，液氮冷阱；9.-1~-2，CO2分壓收集器/石墨合成管；10.測量氣體壓力CO2收集處；11.微壓力計(jì)；12.真空計(jì)；13.真空泵；14.鋅還原法反應(yīng)裝置。4.大氣CO2樣品石墨化鋅還原法是將大氣CO2收集管與還原反應(yīng)裝置相連接，使用電爐對還原反應(yīng)管進(jìn)行加熱，使純化的CO2氣體與Zn粒管中的Zn粒加熱生成CO，然后在Fe粉管中與Fe粉表面發(fā)生還原反應(yīng)，將CO2還原成石墨，附著在Fe粉表面。氫還原法是將純化好的CO2氣體用液氮冷阱轉(zhuǎn)移入已放入Fe粉并預(yù)抽真空的石英玻璃管回路中，混入一定比例的H2，進(jìn)行加熱催化反應(yīng)，石墨會(huì)在Fe表面形成。石墨化反應(yīng)結(jié)束后，小心取出生成的石墨，并將其轉(zhuǎn)移至壓靶機(jī)中壓實(shí)，待使用加速器質(zhì)譜儀進(jìn)行測定。7.5.6分析測試7.5.6.1加速器質(zhì)譜測定要求大氣14CO2AMS測量，需要按表1要求插入主標(biāo)樣、次級標(biāo)樣與本底樣品。當(dāng)靶盤為30個(gè)時(shí)，每批次樣品測定時(shí)，主標(biāo)樣為6個(gè)，次級標(biāo)樣為1～2個(gè)，本底樣品為2個(gè)。對于一個(gè)城市的樣品，可以采取一段時(shí)間（如一個(gè)季度）集中測量的模式，選擇在AMS儀器性能穩(wěn)定的時(shí)期進(jìn)行測量，避免因儀器狀況波動(dòng)產(chǎn)生的不利