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碳氮气体同位素同步观测系统
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北京澳作生态仪器有限公司是致力于土壤监测、植物生理生态监测、环境、气象监测、地下水监测、节水灌溉等仪器的销售和系统集成的专业公司
| 公司简介： | |
| 北京澳作生态仪器有限公司是致力于土壤监测、植物生理生态监测、环境、气象监测、地下水监测、节水灌溉等仪器的销售和系统集成的专业公司。 公司全体同仁秉承“协作开拓 共同发展”和经营理念，积极为国内用户提供产品咨询，方案设计，技术发展动态等各种优质服务。 公司自成立以来先后为中科院“中国生态研究网络（CERN）”、中科院知识创新工程、中国林科院森林生态监测项目、*“948”项目、*“948”项目、国家“973”项目、国家“863”项目、全国高校的“211”工程、重点学科建设、新疆建设兵团提供仪器设备和技术咨询。 经过全体同仁的努力，目前公司已成为生态研究和节水农业领域内经营历史Z长、提供产品Z全、技术服务*的公司。 澳作公司愿与各方朋友合作，为中国的生态环境改善和节水技术的发展作出贡献。 | |
详细信息
一、观测应用
大气中CO2、CH4、N2O等温室气体迅速增加，是造成全球气候变化的最重要因素之一。痕量温室气体的测定对准确评估大气温室气体源汇至关重要，目前在定量估计温室气体吸收汇方面还存在很大的不确定性，比较而言，甲烷吸收汇和吸收汇的不确定性比CO2吸收汇大得多。
新一代的Aerodyne稳定碳氮气体同位素光谱仪可以对气体和同位素同步进行高频（10Hz）连续的原位监测，同时可以实现痕量温室气体含量和碳氧同位素的同步观测，为痕量温室气体的监测和溯源提供了新的工具。
生态系统碳氮循环过程中的多种温室气体排放速率（CO2、CH4、N2O等）的实时测定需要提高时间分辨率、空间分辨率，需要原位无损、长时间、全参数、高精度、一体化、自动化和远程操控等技术协助捕获参数的微量变化，并通过同位素13C-CO2、18O-CO2溯源，了解碳、氮、水循环耦合过程。
二、系统组成该系统主机Aerodyne闭路气体分析仪采用可调谐红外激光直接吸收光谱（TILDAS）技术，用中红外激光探测气体分子，像散型多光程吸收池技术有效测量光程高达210m，有效提高气体分子的测量精度，达ppt级。
可以同时测量痕量气体及碳氧同位素N2O、CH4、H2O、CO2、δ13C-CO2、δ18O-CO2。
五技术应用
文献信息：
温带森林生态系统同位素组成的长期涡动协方差测量——大气CO2交换
CO2净生态系统-大气交换（NEE）的稳定同位素组成携带了有关生态系统碳循环机制的信息。二氧化碳在水中的羧化、扩散和溶解等过程分馏了二氧化碳的同位素。因此，净CO2交换的同位素组成可用于探测这些过程，并为评估生物物理生态系统模型提供独立的约束条件。它还可以阐明生态系统对大气同位素收支的影响，这对陆地/海洋、源/汇分配有影响。此外，它还可用于将NEE划分为初级生产力总量和生态系统呼吸总量。
NEE通常最直接的测量方法是涡流协方差（EC）法，在缺乏直接同位素通量测量的情况下，一些旨在划分NEE的研究中使用了所谓的EC/烧瓶法（Bowlingetal.，1999）间接确定了NEE的碳同位素组成。13C在1秒到30分钟的时间范围内发生，典型的标准偏差仅为0.02‰（Saleska等人，2006年），在2008年开发出专门的量子级联激光光谱仪（TILDAS）之前，还没有能够直接监测二氧化碳同位素的仪器。与标准EC系统一样，在平静的夜晚观察到“lostflux”，在其他时段也发挥一定作用。
涡动协方差要求较高的采样率，粗略地说，在涡动输送的主要时间尺度上整合数据。我们的共谱（见第4.3节）表明，在哈佛森林，涡动输送在1到1000秒的时间尺度上非常重要，峰值约为50秒或30秒（取决于您是考虑傅立叶还是多分辨率共谱）。因此，上图表明，EC系统的TILDAS仪器噪声约为C=18ppb，δ13C=0.02‰，δ18O=0.04‰（在40秒时用橙色垂直虚线标记）。
上图展示了光谱仪的特殊稳定性，如使用△tcal等于4分钟（短校准时间间隔）可将噪声降低到2倍左右。
大气中CO2、CH4、N2O等温室气体迅速增加，是造成全球气候变化的最重要因素之一。痕量温室气体的测定对准确评估大气温室气体源汇至关重要，目前在定量估计温室气体吸收汇方面还存在很大的不确定性，比较而言，甲烷吸收汇和吸收汇的不确定性比CO2吸收汇大得多。
新一代的Aerodyne稳定碳氮气体同位素光谱仪可以对气体和同位素同步进行高频（10Hz）连续的原位监测，同时可以实现痕量温室气体含量和碳氧同位素的同步观测，为痕量温室气体的监测和溯源提供了新的工具。
生态系统碳氮循环过程中的多种温室气体排放速率（CO2、CH4、N2O等）的实时测定需要提高时间分辨率、空间分辨率，需要原位无损、长时间、全参数、高精度、一体化、自动化和远程操控等技术协助捕获参数的微量变化，并通过同位素13C-CO2、18O-CO2溯源，了解碳、氮、水循环耦合过程。
二、系统组成该系统主机Aerodyne闭路气体分析仪采用可调谐红外激光直接吸收光谱（TILDAS）技术，用中红外激光探测气体分子，像散型多光程吸收池技术有效测量光程高达210m，有效提高气体分子的测量精度，达ppt级。
可以同时测量痕量气体及碳氧同位素N2O、CH4、H2O、CO2、δ13C-CO2、δ18O-CO2。
三、技术特点
1、用中红外激光直接吸收技术，测量频率可达10Hz，检测限达ppt级。
2、双激光测量技术，一个分析仪同时测量多个痕量气体和同位素，减少多台系统测量时的系统误差。
3、TDLWINTEL软件提供光谱回放模式，可选择HITRAN光谱标库里的标准光谱曲线，对测量的光谱重新拟合，对测量结果重新判定，其它品牌无法做到。如，若标气不纯、含杂质，可从光谱回放中判定。
4、多气体测量时，可用高纯度氮（99。9992%）冲洗测量室，定期测定零气光谱，去除背景干扰。
5、每次测量时关闭激光，从“Zero”测量光谱绝对值（非差分法、光腔衰荡），测量过程无需标定。
6、技术-活性钝化装置可显著提高粘性气体分子如NH3的响应时间，实现粘性气体和非粘性气体的同步观测，如NH3，CO2，O3，N2O，CH4同步观测。
7、技术-惯性颗粒物去除接口，专门用于粘性气体测量时，去除进气口颗粒物残余，去除对二次采样的污染。
8、具有激光频点校准腔室，可以在测量过程中实时校准激光吸收光谱频点，防止频点飘移。
四、技术参数
| 参数 | N2O | CH4 | CO2 | H2O |
| 精度 1s | 0.03ppb | 0.1ppb | 100ppb | 10ppm |
| 精度 100s | 0.01ppb | 0.25ppb | 25ppb | 5ppm |
| 测量范围 | 0-10000ppb | 0-10000ppb | 0-5000ppm | 0-5000ppm |
| 响应时间 | 1-10HZ可选 | 1-10HZ可选 | 1-10HZ可选 | 1-10HZ可选 |
| 参数 | CO2 | δ13C | δ18O |
| 精度 1s | 25ppb | 0.1‰ | 0.1‰ |
| 精度 10s | - | 0.03‰ | 0.035‰ |
| 精度120s | 10ppb | 0.02‰ | 0.03‰ |
| 响应时间 | 1-10Hz可选 | 1-10Hz可选 | 1-10Hz可选 |
五技术应用
文献信息：
温带森林生态系统同位素组成的长期涡动协方差测量——大气CO2交换
CO2净生态系统-大气交换（NEE）的稳定同位素组成携带了有关生态系统碳循环机制的信息。二氧化碳在水中的羧化、扩散和溶解等过程分馏了二氧化碳的同位素。因此，净CO2交换的同位素组成可用于探测这些过程，并为评估生物物理生态系统模型提供独立的约束条件。它还可以阐明生态系统对大气同位素收支的影响，这对陆地/海洋、源/汇分配有影响。此外，它还可用于将NEE划分为初级生产力总量和生态系统呼吸总量。
NEE通常最直接的测量方法是涡流协方差（EC）法，在缺乏直接同位素通量测量的情况下，一些旨在划分NEE的研究中使用了所谓的EC/烧瓶法（Bowlingetal.，1999）间接确定了NEE的碳同位素组成。13C在1秒到30分钟的时间范围内发生，典型的标准偏差仅为0.02‰（Saleska等人，2006年），在2008年开发出专门的量子级联激光光谱仪（TILDAS）之前，还没有能够直接监测二氧化碳同位素的仪器。与标准EC系统一样，在平静的夜晚观察到“lostflux”，在其他时段也发挥一定作用。
涡动协方差要求较高的采样率，粗略地说，在涡动输送的主要时间尺度上整合数据。我们的共谱（见第4.3节）表明，在哈佛森林，涡动输送在1到1000秒的时间尺度上非常重要，峰值约为50秒或30秒（取决于您是考虑傅立叶还是多分辨率共谱）。因此，上图表明，EC系统的TILDAS仪器噪声约为C=18ppb，δ13C=0.02‰，δ18O=0.04‰（在40秒时用橙色垂直虚线标记）。
上图展示了光谱仪的特殊稳定性，如使用△tcal等于4分钟（短校准时间间隔）可将噪声降低到2倍左右。
