當前(qián)，地球(qiú)變(biàn)暖(nuǎn)及其帶(dài)來(lái)的(dí)環境變化是(shì)國際(jì)社會(huì)*的(dí)“重(zhòng)大(dà)挑戰(zhàn)"，許(xǔ)多地區(qū)的自(zì)然(rán)生(shēng)態係統(tǒng)已經(jīng)受(shòu)到了影響(xiǎng)，如氣候異(yì)常，海(hǎi)平麵(miàn)升(shēng)高(gāo)，冰川(chuān)退(tuì)縮，等等。其原因主要是因為二(èr)氧(yǎng)化碳，甲烷(wán)等溫室(shì)氣(qì)體的大(dà)量排(pái)放所(suǒ)造(zào)成(chéng)的(dí)，這與(yǔ)2015年(nián)《WHO氣候變化(huà)框(kuàng)架(jià)公(gōng)約(yuē)》《巴黎協(xié)定》所設(shè)定(dìng)的目(mù)標(biāo)背(bèi)道(dào)而馳。因此(cǐ)，需(xū)要采取(qǔ)緊急(jí)行(háng)動，讓二氧化碳(tàn)及甲烷回到(dào)更(gēng)符合(hé)《巴黎協定》目(mù)標(biāo)的(dí)標準上。

在過去(qù)的十年裏(lǐ)，基於(yú)光腔(qiāng)的檢測器在現場測(cè)量甲烷等物質(zhì)的(dí)精確度和(hé)機動性已(yǐ)經從根本(běn)上(shàng)得到了提(tí)高。特(tè)別(bié)是與(yǔ)傳統(tǒng)的氣相(xiāng)色譜相(xiāng)比(bǐ)，其(qí)具有(yǒu)了更(gēng)高的精(jīng)確(què)度(dù)，更強的便攜(xié)性和更穩定的(dí)校(xiào)準(zhǔn)能(néng)力。

通過定(dìng)期(qī)的駕駛探測來(lái)監(jiān)測生產氣田(tián)和城市(shì)網狀(zhuàng)係(xì)統中(zhōng)的(dí)泄(xiè)漏(lòu)可(kě)以讓檢(jiǎn)測過(guò)程變得越來越便(biàn)宜(yí)和迅速(sù)。隨(suí)著廠(chǎng)外係統與(yǔ)實時定(dìng)位係(xì)統(tǒng)(GPS)的結合，可以快(kuài)速準(zhǔn)確地(dì)測繪甲(jiǎ)烷(wán)排放(fàng)量(liáng)的(dí)詳細信(xìn)息。這樣的儀器不僅(jǐn)可以(yǐ)部(bù)署在(zài)偏遠(yuǎn)的地(dì)方，也(yě)可以安(ān)裝在小(xiǎo)型家(jiā)用(yòng)SUV車輛上(shàng)。這種移動測量(liáng)也可以(yǐ)通過搭配裝(zhuāng)有輕型(xíng)傳感器(qì)的小型無人(rén)駕駛飛(fēi)行(háng)器(UAV)來進行進(jìn)一步(bù)拓展。

圖1顯示(shì)了一個典(diǎn)型的運(yùn)用(yòng)Picarro 氣(qì)體(tǐ)分析(xī)儀的車載(zǎi)係(xì)統。由(yóu)於車(chē)載式檢測(cè)的成(chéng)本很(hěn)低，所(suǒ)以普(pǔ)通(tōng)的SUV車輛(liàng)也可(kě)以很容易地(dì)適應這(zhè)一任(rèn)務。也可(kě)以在彈(dàn)出氣球上(shàng)部署空氣軟(ruǎn)管，來(lái)采集空氣樣本。這種移(yí)動(dòng)測量分析(xī)儀(yí)不僅測繪速度快(kuài)，除了(liǎo)儀器和(hé)車(chē)輛(liàng)的資本成(chéng)本外(wài)，現(xiàn)場活(huó)動(dòng)成(chéng)本也不(bù)高(gāo)。

圖1：（左）Picarro移動測(cè)量係統的(dí)原理圖，（右(yòu)）氣(qì)體分(fēn)析儀(yí)安裝(zhuāng)在(zài)移動(dòng)平(píng)台

目前，這種移(yí)動測(cè)量技術(shù)的應用範圍為(wéi)：檢(jiǎn)測(cè)城(chéng)市(shì)氣體（天(tiān)然氣）的(dí)泄(xiè)漏(lòu)，工業(yè)廢氣，城市廢(fèi)水和(hé)汙(wū)水(shuǐ)，垃圾填埋場產生(shēng)的廢氣，生物(wù)沼氣池和沼(zhǎo)氣發電機，地下(xià)煤(méi)炭開采以(yǐ)及燃燒生物(wù)質(zhì)產生(shēng)的(dí)甲(jiǎ)烷等。

以(yǐ)下(xià)兩(liǎng)個(gè)實例進一(yī)步說(shuō)明(míng)了Picarro氣(qì)體(tǐ)分析儀車(chē)載(zǎi)應用的(dí)有效(xiào)性。2018-2019年在西伯(bó)利(lì)亞上(shàng)，通(tōng)過(guò)使用Picarro G4301便攜式氣(qì)體分(fēn)析(xī)儀對(duì)二(èr)氧(yǎng)化碳和甲(jiǎ)烷進行大規(guī)模的移動監測(cè)和研(yán)究，並(bìng)對數(shù)據(jù)進行分(fēn)析，使(shǐ)我(wǒ)們(mén)能(néng)夠(gòu)以(yǐ)高(gāo)空(kōng)間(jiān)分辨(biàn)率(shuài)反演(yǎn)它們(mén)的(dí)空間分布模(mó)式，並(bìng)且(qiě)確定它們的(dí)季(jì)節(jié)特征。西伯利亞(yà)地區2018年(nián)10-11月甲烷(wán)濃(nóng)度(dù)的空間分(fēn)布(bù)如圖2所(suǒ)示。最後得出(chū)結(jié)果，溫室氣體(tǐ)尤(yóu)其(qí)是(shì)甲烷(wán)，其(qí)空間(jiān)分布存在緯(wěi)度梯(tī)度(dù)和(hé)中(zhōng)尺度不均匀(yún)性。

圖2：2018年(nián)秋季使(shǐ)用(yòng)Picarro氣體(tǐ)分(fēn)析儀車載應(yīng)用(yòng)監(jiān)測西伯利亞上空的(dí)空(kōng)氣層(céng)中(zhōng)甲烷(wán)濃(nóng)度(dù)的空間分布。（a）未經(jīng)過(guò)濾的數據；（b）通過基(jī)綫(xiàn)方法(fǎ)檢索到(dào)的(dí)背景值(zhí)；（c）俄(é)羅(luó)斯天(tiān)然氣工業股(gǔ)份公司(sī)主要天(tiān)然氣(qì)管道的Samson當地(dì)運營和(hé)維護(hù)部門的天然氣管道壓(yā)縮機站CS-6附近；（d）在新西(xī)伯利亞Chany地區的濕(shī)地地區(qū)

在另(lìng)一個研(yán)究(jiū)中，將(jiāng)Picarro高精(jīng)度甲烷分析儀安裝在穀歌街(jiē)景(jǐng)抓(zhuā)取車上，並配備定(dìng)位係(xì)統(GPS)來記錄(lù)車輛的(dí)位(wèi)置和速度(dù)，以(yǐ)及風速計來(lái)記(jì)錄(lù)風速(sù)和(hé)風向，來(lái)評(píng)估(gū)當地天然氣（NG）分(fēn)配係(xì)統檢測(cè)和定位(wèi)天然(rán)氣(qì)泄漏並量(liáng)化其(qí)排放的能(néng)力，以(yǐ)此確立(lì)移(yí)動甲烷調(tiáo)查在(zài)管理(lǐ)當地天(tiān)然氣分配係統(tǒng)方(fāng)麵的有效(xiào)性。在移(yí)動過程(chéng)中(zhōng)，通(tōng)過氣(qì)體分(fēn)析儀(yí)發現了數百個(gè)泄(xiè)漏(lòu)的(dí)跡(jì)象，以(yǐ)及相應(yīng)的(dí)位(wèi)置和估(gū)算的(dí)排(pái)放量(liáng)。

圖(tú)3：這是一份用於地麵搜索的地圖。運用移動(dòng)監(jiān)測平(píng)台追(zhuī)蹤那(nà)些未(wèi)被當地(dì)的(dí)分銷公(gōng)司(sī)發(fā)現的(dí)泄(xiè)漏跡象。彩色圓圈代(dài)表(biǎo)移動(dòng)監測期(qī)間(jiān)測(cè)量到的甲烷(wán)濃(nóng)度升高。白(bái)色(sè)方塊是(shì)根(gēn)據(jù)移動測(cè)量期間(jiān)估算(suàn)的(dí)甲醛泄漏位置(zhì)。藍色三角形是(shì)我(wǒ)們(mén)最終(zhōng)發現泄(xiè)漏(lòu)的(dí)地方(fāng)。

研究結果表(biǎo)明，當(dāng)地(dì)管(guǎn)路(lù)係統中管道泄(xiè)漏數量可(kě)能(néng)會遠遠超過(guò)天(tiān)然(rán)氣當(dāng)地(dì)分(fēn)銷公司通過(guò)使用(yòng)傳統勘測方(fāng)法得(dé)出的(dí)泄漏的數量(liáng)。來自(zì)甲(jiǎ)烷(wán)移動(dòng)監(jiān)測(cè)平台的大部分泄(xiè)漏指(zhǐ)示都與天然(rán)氣(qì)泄(xiè)漏(lòu)地點相對應，在(zài)泄漏指示位置發現(xiàn)天(tiān)然氣(qì)泄(xiè)漏，並(bìng)且泄漏通(tōng)量(liáng)估(gū)算(suàn)值(zhí)可(kě)以有效地對(duì)泄漏大(dà)小進(jìn)行排名。

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