聚焦碳監測！Sercon同位素檢測係統助力溫（wēn）室氣體（tǐ）精（jīng）準溯源

為貫徹2021年全國生態環境保護工（gōng）作會議（yì）精神，生態環境部編製了《碳監測評估試點（diǎn）工作方（fāng）案（àn）》（環辦監測函〔2021〕435號），推進碳監測評估體係建設（shè），為（wéi）落實減汙降碳總要求作出積（jī）極貢獻。

方案選（xuǎn）取上海、杭州太原等16個城市，試點開展大氣中主要溫室氣體濃度監測，探索自（zì）上而下的碳排放量反演方法，形成技術（shù）指南，構建溫室氣（qì）體監測量值溯源（yuán）體係。並試點開（kāi）展鹽沼、紅樹林、海草床和海藻養殖海洋碳匯監測，構建典型海岸帶生態（tài）係統和海藻養殖碳匯監測技術體係。

檢測項目包括（kuò）：高精度CO₂、高精度（dù）CH₄、高精度氣象參數，碳同位素(¹³CO₂)和碳同位素(¹⁴CO₂)等。

Cercon CryoFlex- HS2022 IRMS:高效準確的溫室氣體同（tóng）位素檢測係統

二氧化碳（CO₂）、氧化亞氮（N₂O）、甲烷（CH₄）是大氣中（zhōng）主要的（de）溫室氣體。產生溫室氣體的（de）因素複雜多（duō）樣，且排放主體難以確定。與（yǔ）過去更注重末端降碳減排相比，如今越來越多的城市（shì）開始將功（gōng）課前移，對溫室氣體的“精準溯（sù）源”成為治理的第一步，實現（xiàn）精細化排查。

英（yīng）國Sercon公司開發的（de）CryoFlex-HS2022 IRMS係統為溫室氣體的同位素檢測提供了全麵的解決方案。

圖1 CryoFlex-HS2022 IRMS係統

左側為CryoFlex-CryoGas係統，包含 GC柱、CO/CO₂ 化學捕集器及（jí）開放式杜瓦瓶液氮係統；右（yòu）側為HS2022穩定同位素（sù）比質譜

其中CryoFlex是一款多功能痕量氣體淨化富集裝置，基於冷凍富集聚焦及色譜分（fèn）離原（yuán）理，並借助化學捕集和熱解/燃燒技術，對溫室氣體（CO₂、CH₄、N₂O）以及CO、N₂、NO等多種氣體進行富集淨（jìng）化，並與（yǔ）HS2022穩定同位素比質譜聯機（jī），用於測定C、H、O、N等多元素的穩定同（tóng）位素比值。

圖2 CryoFlex係統原（yuán）理結構示意

δ¹³C-CH₄ 測定：樣品經CO/CO₂化學捕集，通過（guò）低溫（wēn）回路T1（-196℃），去除可冷凝氣體後進入熱解爐將CH₄燃燒生成（chéng）的CO₂冷凝保留（liú）在T2中，升溫使CO₂蒸發轉移到T3，並從T3 轉移到色譜柱中進行痕量氣體分離。後通過 HS2022-IRMS測定δ¹³C-CH₄。

性（xìng）能測試結果

圖3測試表（biǎo）明HS2022-IRMS係統可精確測量100 mL空氣樣品中（zhōng）的δ¹³C-CH₄和δ²H-CH₄值，可（kě）達理想的識別精度（dù）（分別為（wéi）0.3‰和（hé）3.0‰）。

圖 3  δ¹³C-CH₄ (A)和δ²H-CH₄(B), 100 and 0.8 nmol CH₄

天然樣品中CH₄同位素比值變化極大（dà），而HS2022- IRMS係統較寬（kuān）的動態範圍，可將樣品記憶效應的影（yǐng）響降至低。圖4顯示HS2022-IRMS係統係統（tǒng）用於測定δ¹³C-CH₄和δ²H-CH₄，結（jié）果均在允許誤差範圍內，且未觀察到明顯的樣品殘留。 

圖4  同位素殘留試驗（yàn）

Sercon CryoFlex- HS2022 IRMS穩定同位素比質譜係統（tǒng）的優（yōu）勢：

l HS2022穩定同位素比質譜采用全（quán）不鏽鋼和金屬墊圈結構的質譜飛行管，確保高真空度，小化本底；

l 離子源采用高穩定性、長壽命鍍釷燈絲；

l 真正的差動泵真空係統，真空度低至1×10^-9mbar，確（què）保（bǎo）離子傳輸效率；

l 離子源配備額外真（zhēn）空泵，保證離子化效率，減少副反應；

l 強大的靈敏度及聯機精度；

l CryoFlex痕（hén）量（liàng）氣體富集淨化係統采用一體（tǐ）化設計，集轉化爐和冷阱與一體，無需（xū）額（é）外（wài）管路連接，可輕鬆完成痕量氣（qì）體的淨化富集；

l CryoFlex可配置1500℃高溫的裂解爐，用於CH₄中H的轉化；

l 自動進樣器（qì）可適配 6 /12/30/60/125/ 250 mL等（děng）多種規格（gé）的（de）樣品瓶；

l CryoFlex也可作為多功能（néng）接（jiē）口與多種（zhǒng）外設（如TOC、LA）聯（lián）機使用。