目前，我國各地都已經(jīng)開展或者正在開展溫室氣體監(jiān)測工作。相對于空氣污染物，溫室氣體具有壽命長的特點(diǎn)，其濃度年際變化幅度小，準(zhǔn)確獲取溫室氣體的變化趨勢對溫室氣體監(jiān)測的準(zhǔn)確性、精確性和穩(wěn)定性提出較高的要求。

準(zhǔn)確開展溫室氣體監(jiān)測，獲取我國溫室氣體濃度的長期變化趨勢，是深入開展碳循環(huán)氣候變化研究的基礎(chǔ)，有助于科學(xué)評(píng)估各地碳減排成效，支撐我國碳達(dá)峰、碳中和工作的開展和相應(yīng)政策的制定。

在我國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系中，省級(jí)及各地市開展的CO2監(jiān)測大多以中精度監(jiān)測設(shè)備開展，缺少對采樣系統(tǒng)的綜合配備，降低了歷史CO2監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性和可比性，對碳排放的數(shù)據(jù)核算支撐不足。

這需要在開展溫室氣體監(jiān)測時(shí)，除了考慮高精度的監(jiān)測設(shè)備外，還需要綜合考慮其采樣系統(tǒng)。為了準(zhǔn)確開展溫室氣體的測量，除了選用相應(yīng)的技術(shù)方法外，采樣系統(tǒng)的可靠性同樣是保證高質(zhì)量溫室氣體監(jiān)測的關(guān)鍵。開展溫室氣體監(jiān)測，基本上都需要從采樣系統(tǒng)上，對采樣氣體開展除水的操作。

進(jìn)樣系統(tǒng)主要從水汽含量和采樣高度兩個(gè)方面，對溫室氣體的測量進(jìn)行了規(guī)范和要求。

采樣高度的要求：為避免地面人為活動(dòng)以及地面植被生態(tài)系統(tǒng)的光合作用以及呼吸作用對大氣中CO2的測量產(chǎn)生影響，中國氣象局編寫的《大氣成分觀測業(yè)務(wù)技術(shù)手冊-溫室氣體分冊》中，要求進(jìn)樣口一般要高出陸地生態(tài)系統(tǒng)10米，《氣體中微量水分的測定第3部分：光腔衰蕩光譜法》(GB/T 5832.3—2011)中要求進(jìn)樣口位于地面植被冠層15米以上。

水汽含量的要求：在水汽含量影響方面，必須要考慮水汽對CO2測量的影響。這是因?yàn)樗麜?huì)在以下兩個(gè)方面影響CO2測量：

1)水汽也吸收紅外輻射，并會(huì)干擾CO2的測量；

2)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)氣體為干空氣時(shí)，水汽會(huì)占用樣品室的容量。

在溫暖潮濕的地點(diǎn)采樣，水汽會(huì)占空氣總量的3%左右。若干燥至露點(diǎn)溫度為-50℃，便足以消除水汽的干擾。新型光學(xué)光譜法通常能夠同時(shí)確定水汽含量，原則上可以校正水汽的稀釋和光譜效應(yīng)。然而，校正仍會(huì)帶來不確定性。

目前，最好的實(shí)踐仍舊建議對樣品進(jìn)行干燥。在對其它非碳溫室氣體監(jiān)測中，為了減少水分的測量干擾，在實(shí)際測量中均需使用冷阱或干燥管等方式去除樣品中的水汽。如在使用光學(xué)法測量CH4時(shí)，需將樣品干燥至露點(diǎn)溫度為-40℃。如使用GC-ECD/FID等氣相色譜雙通道設(shè)備測量CH4/CO/N2O/SF6時(shí)，可將樣品導(dǎo)入-70℃超低溫冷阱中去除大部分水汽。

示例：-80℃樣氣除水冷阱

簡介：在大氣環(huán)境二氧化碳連續(xù)監(jiān)測的設(shè)備里，水汽成分對CO2監(jiān)測造成一定的干擾，因此需要對樣氣除水，以達(dá)到水汽含量低于500ppm、100ppm、10ppm以下。低溫冷阱的主要作用就是除去樣氣里的水分。其中的低溫部件，是一塊專業(yè)設(shè)計(jì)的紫銅冷板，利用低溫表面冷凝吸附，除去樣氣里的水分，即可實(shí)現(xiàn)樣氣除水。

大氣環(huán)境CO2監(jiān)測的水汽捕集冷阱，也稱為大氣CO2監(jiān)測的除水冷阱。在增加氣路閥門等部件后，就是一種氣體自動(dòng)除水系統(tǒng)，一種自動(dòng)低溫除水冷阱。

在樣氣前處理過程中，超低溫冷阱除水，可以達(dá)到極低的水汽含量，明顯優(yōu)于Nafion交換膜的指標(biāo)。

上圖所示的除水冷阱，已批量應(yīng)用于大氣環(huán)境CO2監(jiān)測，主要技術(shù)參數(shù)如下：

冷阱型號(hào)：CT2-80-ZTB 樣氣除水冷阱

冷阱溫度：≤-80℃ （可提供-50℃、-65℃）

控溫范圍：-50℃~-80℃

冷板尺寸：130*65 mm

預(yù)冷時(shí)間：≤40 min

溫度測量：PT100

冷凝方式：風(fēng)冷

運(yùn)行噪音：52 dB

通訊功能：可選RS485

環(huán)境溫度：10℃~35℃

外形尺寸：W360*D540*H500 mm

電源需求：AC220V 50Hz 0.5KW

長流儀器歷經(jīng)20年的發(fā)展，開發(fā)了多個(gè)系列的低溫、超低溫設(shè)備。在大氣環(huán)境VOCs監(jiān)測領(lǐng)域，色譜儀的樣品前處理中的冷聚焦和熱解析應(yīng)用中，開發(fā)了最低溫度為-145℃專用冷阱裝置。針對大氣環(huán)境CO2連續(xù)監(jiān)測，開發(fā)了-50℃、-65℃、-80℃的可控溫型低溫冷阱和低溫冷板，穩(wěn)定可靠的連續(xù)除水能力，滿足了不同的應(yīng)用需求。