溫室氣體及其穩(wěn)定同位素排放通量測量技術(shù)和方法研究.pdf

1、大氣中溫室氣體濃度的增加引起的全球變暖已經(jīng)成為全世界面臨的重要的環(huán)境問題。為了控制溫室氣體的排放，需要更好地理解自然界碳源與碳匯的分布規(guī)律，更好地理解生態(tài)系統(tǒng)主要溫室氣體排放的基本過程和變化規(guī)律，這就需要溫室氣體源排放與生態(tài)通量的主動測量技術(shù)。13C和D等環(huán)境穩(wěn)定同位素在大氣圈、水圈和生物圈中廣泛存在，可以利用穩(wěn)定同位素來研究溫室氣體的形成、轉(zhuǎn)移和消耗等動態(tài)過程。因此對于生態(tài)通量監(jiān)測，除了多種溫室氣體之外，還應(yīng)該考慮這些穩(wěn)定同位素的測量

2、。
　　 論文的研究是基于傅里葉變換紅外光譜(FTIR)技術(shù)的多組分溫室氣體測量新方法，發(fā)展溫室氣體源排放與生態(tài)通量監(jiān)測的分析方法和關(guān)鍵技術(shù)。研究工作基于開放光程傅里葉變換紅外光譜的溫室氣體分析系統(tǒng)，研究了多種溫室氣體（CO2、水汽、CH4和N2O）以及CO2和水汽的穩(wěn)定同位素的濃度實(shí)時反演方法;構(gòu)建了溫室氣體排放通量反演模型，研究生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放通量測量技術(shù)和穩(wěn)定同位素通量的測量方法，并對溫室氣體及其穩(wěn)定同位素排放通量測量

3、的系統(tǒng)和方法進(jìn)行了實(shí)驗驗證。
　　 首先，以氣體分子中紅外光譜獨(dú)特的吸收特征為基礎(chǔ)，研究溫室氣體及其大氣穩(wěn)定同位素的測量方法。討論了溫室氣體及其穩(wěn)定同位素濃度反演時光譜波段的選擇原則，并確定了反演各成分時選擇的紅外光譜波段。研究了開放光程FTIR系統(tǒng)測量參數(shù)的確定，包括在實(shí)驗室環(huán)境和外場環(huán)境下進(jìn)行的實(shí)驗和測試，并給出了整個測量系統(tǒng)和方法測量環(huán)境大氣的準(zhǔn)確度和精度。
　　 在此基礎(chǔ)上，把開放光程FTIR系統(tǒng)和基于后向拉格朗

4、日隨機(jī)擴(kuò)散(bLS)模式的逆擴(kuò)散技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建了溫室氣體排放通量反演模型。在模型構(gòu)建的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了實(shí)驗仿真和高純度樣氣釋放的外場實(shí)驗，研究了模式應(yīng)用中的假設(shè)引起的排放計算誤差，為復(fù)雜排放源的研究確定合理的傳感器布局，并驗證了測量系統(tǒng)和通量反演模型測量溫室氣體排放的可行性和準(zhǔn)確性。
　　 在約半個月的外場實(shí)驗中，連續(xù)測量環(huán)境大氣中溫室氣體以及CO2和水汽的穩(wěn)定同位素，研究環(huán)境大氣中CO2和水汽的同位素以及同位素比值δ13C和δ