今年3月23日，會議。生態（tài）環境部部長黃潤秋（qiū）強調（diào）:“十四五是中國實現碳（tàn）達峰、碳中和的關鍵時期。中方將采取更加有力的（de）政策措施，製定並實（shí）施碳排放達峰行動方案，落實控製二氧（yǎng）化碳（tàn）排放目標，加大對甲烷等其（qí）他溫室氣（qì）體的控製力度（dù），推進全國碳市場建（jiàn）設運行，大力推動（dòng）低碳技術創新應用，持續推進經濟社會發展全麵綠色轉型。(生態環境部)

CH4是大氣中（zhōng）僅次（cì）於CO2的第二大溫室氣體。進入工業化時代以來，大氣（qì）中CH4的濃度相比18世紀增加（jiā）了近一倍之多（2018年1858 ppb）。因此，了解CH4的形成途徑和排放源對於提供有效的CH4控製措施至關重要。

CH4的自然排放源包（bāo）括（kuò）濕地土壤、反芻動物消化係統以及自然地質（zhì）源。而（ér）約60%的CH4 排放則歸因於人類活動（dòng），主要包括能源開采、生物質燃燒、農業（包括水稻種植）、天然氣管道輸送泄露等。由於各因素貢獻率評估相（xiàng）對較為困難，因此需要一種高效的檢測手段來準確識別CH4的源和匯。

這其（qí）中（zhōng）穩定同（tóng）位（wèi）素比（bǐ）質（zhì）譜儀作為一種強大的示蹤工具，有其*的優勢。早期富集大氣中CH4 用於測量時，需進行多次“離線”手動氣體淨化，過程非常耗時。而近年廣泛應用“定製化”GC-連續流IRMS自動淨化（huà）分析技術，使得這（zhè）一情況得以改善。Sercon開發了與穩定同位素比質譜儀 (CG-2022) 適配的（de）CryoGas多功能氣體淨化富集（jí）裝置，這是第一款結（jié）合GC、低溫捕集、熱解（jiě）/燃燒和連續流 IRMS 的商用自動化同位素分析係統，用於（yú）對低至大（dà）氣濃（nóng）度的（de）CH4-δ13C、CH4-δ2H進行高精度、高通量檢測。

.17c嫩嫩草色视频蜜 %A作（zuò）為Sercon公司在中國區的獨（dú）家代理，在中國長期設立服務網點，為（wéi）用戶提供全麵的售後支持及服務，同時還可提供多種穩定（dìng）同位素比質譜相關配件、耗材。

圖1 CryoGas-2022 IRMS係統：左側為CryoFlex-CryoGas係統，包含 GC柱、CO/CO2 捕集器及開（kāi）放式（shì）杜瓦瓶（píng）液氮係統；右側為20-22穩定同（tóng）位素比質譜

Sercon分別（bié）提供了測定（dìng）δ13C-CH4 和δ2H-CH4的兩種配置方案，簡稱“碳模式”和“氫模式”。樣品通過自動進（jìn）樣（yàng）器引入，樣品架可容納（nà）12mL和140 mL樣品瓶。兩種模式均（jun1）通過低溫聚焦（-196℃），以從載氣中去除可冷凝氣體（tǐ）（即N2O和H2O）。捕集後，通過GC分離送入（rù）同位素比質（zhì）譜儀進行分析。

1.碳（tàn）模式

樣品流經CO（Schuetze Reagent）和CO2（EMASorb）捕集（jí）器後，進（jìn）入低（dī）溫聚焦回（huí）路T1（內徑0.75 mm 不鏽鋼毛（máo）細管），T1置於液氮中，捕集可冷（lěng）凝氣體（tǐ）（N2O、H2O等）及其他碳氫化合物（乙烷、丙烷），同時允許CH4和（hé）不可冷凝氣體（主要是（shì）N2和O2）通過。之後進入熱解爐（860℃），CH4在CuO2條件下（xià）燃燒生成CO2和H2O，燃燒效率接近100%（圖2）。幹燥的CO2進入預濃縮回路 (T2)，該回路置於液氮（dàn），不可冷凝（níng）氣體通過（guò）閥門V2排出（圖2）。來自CH4的CO2被冷凝（níng）並保留在T2回路中，當T2 從液氮中升起，使冷凝的（de）CO2蒸發並轉移到T3。之（zhī）後當 T3 從液氮抬升（shēng）後，CO2 蒸發並從T3 轉移到GC2。GC2是30 m×0.53 mm 的（de）Rt-Q-Bond 色譜（pǔ）柱（zhù），用於分（fèn）離痕量氣（qì）體，安裝在30℃的恒溫箱中，以消除環境溫度波動。後通過 20-22 同位（wèi）素比質譜（pǔ）測定由CH4燃燒產生的CO2的δ13C。

圖2 碳模式下的 Cryogas 係（xì）統示意圖，相關（guān）閥門（mén）、捕（bǔ）集阱和 GC 柱已標注

圖3 回收率達標所需的瓶（píng）衝（chōng）洗時間（菱形）及（jí）精度（圓圈（quān））

2.氫模式

樣品經 CO2（EMASorb）和H2O捕集器（Perchloride）後，再通（tōng）過Nafion™ 膜去除殘留的 H2O（圖4）。之後通過T2（1/8" 填（tián）充的Hayesep D 色譜柱）預濃縮，去除不可冷凝氣（qì）體。GC1為HayeSep 2 m×1/16" OD 色譜柱，用於減慢CH4 流動。

圖4 氫氣模式下（xià）的 Cryogas 係（xì）統示意圖，相關閥門、捕集阱和 GC 柱（zhù）已標注

3.數據結果

背景檢測是通過指定峰前和峰後的積（jī）分間隔（圖5-黃色）進行，峰麵積（jī）在設定的積分周期內（nèi）測量（圖5-紫（zǐ）色/灰色）。穩定的基（jī）線顯示出有效的（de）汙染物捕集能力，表明出（chū）峰前後無基線幹擾；尖銳的樣品峰表明了有效的低溫（wēn）聚焦。

圖5  CO2 參考氣體注入峰（紫（zǐ）色）及（jí） δ13C-CH4 測量（liàng）的樣（yàng）品峰（灰色）

圖6測試（shì）表明CG-2022係統能夠精（jīng）確（què）測量約100 mL空氣 (2 ppm) 中的δ13C-CH4和δ2H-CH4值，達到較為理想的識別精度（分別為0.3‰和3.0‰）。另外，天（tiān）然樣品中（zhōng）CH4同位素（sù）比（bǐ）值變化（huà）極大，較寬的動態範圍，可將樣（yàng）品記憶效應（yīng）的影響降至低。圖7顯示CG-2022係統用於測定δ13C-CH4和δ2H-CH4，結果顯示均在儀器允許誤差範圍內，且未觀察到明顯的樣品殘留。

圖6  δ13C-CH4 (A)和δ2H-CH4 （B），100 and 0.8 nmol CH4

圖7 同位素殘留試驗

參考文獻：

[1] Andrew C. Smith，Steve Welsh，Helen Atkinson ,et al. A new automated method for high-throughput carbon and hydrogen isotope analysis of gaseous and dissolved methane at atmospheric concentrations. Rapid Commun Mass Spectrom. 2021;35:e9086.

[2] Nisbet EG, Fisher RE, Lowry D, et al. Methane mitigation: Methods to reduce emissions, on the path to the Paris agreement. Rev Geophys. 2020;58(1):1-51.

Sercon質譜公司（sī）介（jiè）紹
英（yīng）國Sercon質譜公司總部（bù）位於質譜工業發達的城市-英國曼徹斯特（tè）南部的 Crewe，依托曼（màn）徹斯特質譜工業傳統優勢，吸納優（yōu）秀質（zhì）譜精英人才（cái），致力於製造高（gāo）精（jīng）度、高靈敏度的穩定同位素比（bǐ）質譜儀，產品範圍包括：連續流同位素比質譜儀、雙路進樣同（tóng）位素比質譜儀、呼吸氣質（zhì）譜及各種用於連續流同位素質譜的樣品製（zhì）備係統，如：氣相色譜（GC）、元素分析（xī）儀（EA）、痕量氣體富集製備（Croyprep）用於水平衡、碳酸鹽分析製備係（xì）統，並可以選配多（duō）種自動進樣（yàng）器。Sercon 公司致力（lì）於（yú）為廣大分析工作者提供便捷、準確的先進技術和儀器，不斷創新技（jì）術應用，目前（qián）在四（sì）十多（duō）個（gè）國家和地區設有辦事及服務機構。