聚焦碳监测！Sercon同位素检测系统助力温室气体精准溯源

2022-07-17 04:17:46 北京莱伯泰科仪器股份有限公司

引言

我国的碳达峰碳中和是国际上排放规模最大、排放降速最快、转型任务最重、投入成本最高的复杂系统工程。为贯彻2021年全国生态环境保护工作会议精神，生态环境部编制了《碳监测评估试点工作方案》（环办监测函〔2021〕435号），推进碳监测评估体系建设，为落实减污降碳总要求作出积极贡献。

方案选取上海、杭州太原等16个城市，试点开展大气中主要温室气体浓度监测，探索自上而下的碳排放量反演方法，形成技术指南，构建温室气体监测量值溯源体系。并试点开展盐沼、红树林、海草床和海藻养殖海洋碳汇监测，构建典型海岸带生态系统和海藻养殖碳汇监测技术体系。

检测项目包括：高精度CO₂、高精度CH₄、高精度气象参数，碳同位素(¹³CO₂)和碳同位素(¹⁴CO₂)等。

Cercon CryoFlex- HS2022 IRMS:高效准确的温室气体同位素检测系统

二氧化碳（CO₂）、氧化亚氮（N₂O）、甲烷（CH₄）是大气中主要的温室气体。产生温室气体的因素复杂多样，且排放主体难以确定。与过去更注重末端降碳减排相比，如今越来越多的城市开始将功课前移，对温室气体的“精准溯源”成为治理的第一步，实现精细化排查。

英国Sercon公司开发的CryoFlex-HS2022 IRMS系统为温室气体的同位素检测提供了全面的解决方案。

图1 CryoFlex-HS2022 IRMS系统

左侧为CryoFlex-CryoGas系统，包含 GC柱、CO/CO₂ 化学捕集器及开放式杜瓦瓶液氮系统；右侧为HS2022稳定同位素比质谱

其中CryoFlex是一款多功能痕量气体净化富集装置，基于冷冻富集聚焦及色谱分离原理，并借助化学捕集和热解/燃烧技术，对温室气体（CO₂、CH₄、N₂O）以及CO、N₂、NO等多种气体进行富集净化，并与HS2022稳定同位素比质谱联机，用于测定C、H、O、N等多元素的稳定同位素比值。

图2 CryoFlex系统原理结构示意

δ¹³C-CH₄ 测定：样品经CO/CO₂化学捕集，通过低温回路T1（-196℃），去除可冷凝气体后进入热解炉将CH₄燃烧生成的CO₂冷凝保留在T2中，升温使CO₂蒸发转移到T3，并从T3 转移到色谱柱中进行痕量气体分离。最后通过 HS2022-IRMS测定δ¹³C-CH₄。

性能测试结果

图3测试表明HS2022-IRMS系统可精确测量100 mL空气样品中的δ¹³C-CH₄和δ²H-CH₄值，可达理想的识别精度（分别为0.3‰和3.0‰）。

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

天然样品中CH₄同位素比值变化极大，而HS2022- IRMS系统较宽的动态范围，可将样品记忆效应的影响降至最低。图4显示HS2022-IRMS系统系统用于测定δ¹³C-CH₄和δ²H-CH₄，结果均在允许误差范围内，且未观察到明显的样品残留。

图4 同位素残留试验

Sercon CryoFlex- HS2022 IRMS稳定同位素比质谱系统的优势

1、HS2022稳定同位素比质谱采用全不锈钢和金属垫圈结构的质谱飞行管，确保高真空度，最小化本底；

2、离子源采用高稳定性、长寿命镀钍灯丝；

3、真正的差动泵真空系统，真空度低至1×10^-9mbar，确保离子传输效率；

4、离子源配备额外真空泵，保证离子化效率，减少副反应；

5、卓越的灵敏度及联机精度；

6、CryoFlex痕量气体富集净化系统采用一体化设计，集转化炉和冷阱与一体，无需额外管路连接，可轻松完成痕量气体的净化富集；

7、CryoFlex可配置1500℃高温的裂解炉，用于CH₄中H的转化；

8、自动进样器可适配 6 /12/30/60 /125/ 250 mL等多种规格的样品瓶；

9、CryoFlex也可作为多功能接口与多种外设（如TOC、LA）联机使用。

关于莱伯泰科

北京莱伯泰科仪器股份有限公司（股票代码：688056.SH）成立于2002年，是一家专业从事实验分析仪器的研发、生产和销售的科技型公司。公司自成立之初便专注于科学仪器设备的研发，立志为环境检测、食品安全、医疗卫生、疾病控制、材料研究等众多基础科学及行业应用提供实用可靠的实验室设备和整体解决方案。公司发展至今已拥有各类专利及软件著作权100余项，持续通过高新技术企业认证，连续多年被业内媒体评为中国仪器仪表行业“最具影响力企业”，是全球范围内能将多种类和多功能的样品前处理技术与全自动实验分析检测平台组合成全自动实验分析仪器系统的主要实验分析仪器供应商之一。

公司拥有LabTech、CDS、Empore等行业知名品牌，在中国和美国设有研发和生产基地，并在中国内地主要城市、中国香港、美国马萨诸塞州和宾夕法尼亚州等地设有产品营销和服务中心。公司产品服务涵盖实验室分析仪器、样品前处理仪器、实验室设备、医疗设备、实验室耗材和实验室工程建设等，可为全球多种类型用户提供从实验室建设到样品分析的一站式解决方案。目前，公司产品已销往全球90多个国家，累计服务客户3万余家。

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