在Picarro公司，我們樂于聽到研究小組如何將我們的系統運用到他們的項目中。來自圣彼德堡北極與南極研究所(AARI)的安娜·科薩切克(Anna Kozachek)撰寫了一篇短文，其中講述了她的團隊如何在南極環航探險 (ACE) 項目中使用Picarro L2130-i和L2120-i的詳情。

南極環航探險(ACE)由萌睿基金會(ACE Foundation)、瑞士極地研究所(SPI)和俄羅斯圣彼得堡的北極與南極研究所(AARI)共同組織發起。

探險隊一起登上俄羅斯特列什尼科夫院士(Akademik Tryoshnikov)號考察船。

探險隊此行的主要目的是環航南極洲，沿著環航路線進行海洋觀測和氣象觀測，同時對亞南極洲和南極諸島進行陸地觀測。探險隊從開普敦(Cape Town)出發，將于92天后返航。

詳細路線圖

此次探險活動承載著來自七個不同國家和地區的55名科學家著手進行的22個項目。這個名為“亞南極島嶼生態系統的演變及其現狀”的 AARI 項目涉及了若干項研究課題，包括湖泊沉積物取樣、島上土壤取樣、過去海平面變化的地貌觀測、大氣中懸浮微粒的測量和大氣水蒸汽的同位素組成。

我們的實驗室，即AARI的氣候與環境研究實驗室，此行的主要考察任務是研究冰芯數據中的古氣候。在過去幾個世紀，南極洲長期缺少氣象站，人們記錄高頻氣候變化的唯 一途徑就是測量南極洲不同位置處淺冰芯中的水穩定同位素組成。然而，水穩定同位素的記錄數據卻不能直接轉化為溫度等氣候參數。事實上，即使南極洲積雪的同位素組成（δ18O 或 δD）與降水的溫度緊密相關，也會受到南極洲不同地區沉積氣團的來源和運動軌跡的強烈影響。因此，在氣團登陸之前，必須限定南極洲周圍海域水團中水蒸汽的同位素組成。有了用來了解氣候系統的重要數據，人們在格陵蘭(Greenland)地區開展了類似的研究(Steen-Larsen et al.Clim.Past, 10, 377–392, 2014)。

為了對水蒸汽分析做相應補充，我們還計劃研究島嶼冰川上的積雪、粒雪和冰層同位素組成，還會研究冰川上的雪坑和淺冰芯。為了獲得有關同位素組成年際變化的信息，我們會根據每個島嶼上的雪積累率來選取采樣分辨率。

測量設置

為了測量水蒸汽同位素組成，我們采用了 Picarro 儀器和儀表。特列什尼科夫院士Akademik Tryoshnikov考察船會返航到德國不來梅哈芬市 (Bremerhaven)。我們從考察船在該市的起航點開始測量，即包括大西洋斷面以及 ACE 項目之旅的相關內容。在從不來梅哈芬到霍巴特 (Hobart) 的途中，我們只使用了一臺儀器，即AARI 的Picarro L2120-i，外加由哥本哈根大學提供的、在Steen-Larsen et al., Atmos.Chem.Phys., 14, 7741–7756, 2014中所述的校準裝置。從霍巴特到開普敦的第二站，我們還使用了我們的 Picarro L2130-i和 Picarro SDM。

安裝詳情

這使我們能夠善加利用考察船不同側面的兩個進氣口，并避免因校準而產生的測量誤差；盡管如此，我們仍多次使用了來自自制校準設備產生的相同蒸氣同時對儀器進行校準。

我們使用了位于考察船主甲板上的兩個進氣口，即海平面以上約10米。這兩個進氣口分別位于考察船的右舷和左舷。我們對進氣口使用了直徑為?”的銅管。將銅管加熱至50°C以免內部蒸氣發生凝結。我們還使用了額外的泵來加快從外部向分析儀輸送空氣的速度。

測量結果

將所得數據與沿路線的天氣觀測資料（氣溫、相對濕度、風速和風向）以及氣團運動軌跡數據一起進行分析。在這里，我們可以得出初步結果。在大西洋上空，水蒸汽的同位素組成會隨氣候帶的變化而有所不同；而在南極海域上空，這個參數的變化幅度則在很大程度上取決于當地的氣象狀況。

我們總共獲得了約1000萬個數據點。作為該數據集的一個示例，我們展示了沿著從南極洲到彭塔阿雷納斯(Punta Arenas)的途中水蒸汽的同位素組成。

如圖所示，Picarro L2130-i 相比 L2120-i更加精確，而在比較氘過量(d-excess)圖時也更加明顯。此外，當大氣濕度遠低于儀器的靈敏度區間時，Picarro L2130-i的性能會優于 L2120-i。

兩臺校準設備用來校準 Picarro 分析儀、Picarro SDM 和自制系統。在航行途中，我們發現這些設備各有利弊。首先，也是最重要的一點，Picarro SDM 較之自制設備具有更佳的用戶友好性。然而，軟件則禁止在大于 24000 ppm 的濕度水平下對儀器進行校準，這一數值遠低于赤道處的濕度（編者注：我認為它實際上是 30,000 ppm，同時我承認你們的和其他的海洋船舶研究已經將δ18O或δD繪制超過 40,000 ppm H2O – ig）。另一點是使用自制設備同時校準多臺儀器的可能性，而這則是使用 SDM 無法實現的。

最 后，我們想提的是：在探險期間，所有的 Picarro 設備都能完 美運行，以便我們能夠完成各種測量程序。

Picarro設備為我們提供了各種工具，這些工具支持我們為表征氣候隨著時間推移而發生變化所實施的實地研究和實驗室研究工作。冰芯數據在格陵蘭延續了近123,000年，而在南極洲則延續了800,000年。為了從這些豐富的記錄中開發出更加完整的氣候模型，需要獲得從海洋觀測和陸地觀測資料中收集的水蒸汽和表層冰研究的額外數據。

揚塵報警自動監測系統的組成：

CO2和CH4排放增加是全 球變暖的主要原因（IPCC，2013），人類活動導致大約44%和60%的CO2和CH4排放到大氣中。人類活動如攔河筑壩干擾濕地的結構和功能，引發大量土壤CO2和CH4排放。然而，目前對濕地水庫CO2和CH4排放及其碳同位素特征的影響機制知之甚少。

基于此，為了填補研究空白，在本研究中，來自云南大學和中科院武漢植物園的研究團隊在三峽消落區原位條件下調查了4個海拔梯度（即不同淹水狀態）（>175 m，160–175 m，145–160 m和＜147 m）飽和和排干狀態下CO2和CH4排放模式及其碳同位素特征，以及相關的控制因子。他們作出了如下假設：1）由于淹水下優勢植物種的轉變，土壤條件（例如土壤基質質量，土壤水分和溫度）的變化將會改變CO2排放以及CO2的δ13C值；2）CH4排放模式及其同位素特征對淹水更敏感，反映了土壤厭氧環境的增加；3）不同淹水狀態下（例如飽和和排干狀態下）將會導致酶表達和微生物屬性的改變，進而極大影響CO2和CH4排放。

圖1 重慶忠縣研究區位置（a）；三峽消落區采樣地衛星圖像及沿海拔梯度詳細的靜態通量室放置圖（b）。

作者于2017年6-8月測量了土壤/水大氣界面CO2和CH4的交換率。利用ABB LGR CO2同位素分析儀分析CO2的濃度及δ13C，并利用ABB LGR甲烷碳同位素分析儀分析CH4的濃度及δ13C。

【結果】高海拔地區CO2排放明顯較高，飽和狀態和排干狀態之間差異顯著。相比之下，在整個觀測期，高海拔地區（41.97 μg CH4 m-2 h-1）平均CH4排放量高于低海拔地區（22.73 μg CH4 m-2 h-1）。從飽和狀態到排干狀態，低海拔CH4排放降低了90%，在高海拔增加了153%。與低海拔和高地相比，高海拔CH4的δ13C更富集，飽和狀態比排干狀態更貧化。作者發現土壤CO2和CH4排放與土壤基質質量（例如，C:N）和酶活性密切相關，而CO2和CH4的δ13C值分別主要與根呼吸和產甲烷細菌活性有關。具體而言，飽和和排干狀態對土壤CO2和CH4排放的影響強于水庫海拔的影響，從而為評估人類活動對碳中和的影響提供了重要依據。

不同海拔下土壤CO2排放的周平均值以及整個非淹水期土壤CO2排放量。

不同海拔下CH4排放的周平均值以及整個非淹水期土壤CH4排放量。

土壤飽和和排干狀態下不同海拔CO2（a）和CH4平均排放量（b）。

【結論】三峽水庫消落區土壤CO2和CH4排放及其碳同位素特征的變化受周期性淹水的強烈影響，可以確定其CO2和CH4的源/匯強度。與高地相比，消落區土壤環境適宜，酶活性較高，土壤基質質量較低，因此CO2排放量較高。土壤呼吸CO2的δ13C值進一步證實了，基質質量和酶活性變化是CO2排放的主要貢獻者。隨著高地CH4吸收，消落區CH4累積排放量從低海拔到高海拔地區增加。基于CH4的δ13C值，作者得到的初步結論是飽和狀態下較高的CH4排放以較強的厭氧環境中乙酸鹽裂解過程為特征。因此，結果強調了攔河筑壩引發了周期性淹水，導致土壤質量、酶表達和微生物利用C的策略，以及甲烷氧化過程的轉變，潛在的改變了CO2和CH4排放及其碳同位素特征。

一、污染源在線監測建立目的：

污染源在線監測建設旨在通過對ZD污染源排放狀態的自動監控，及時、準確、全面地反映環境質量現狀及發展趨勢，為環境管理、污染源控制、環境規劃、環境評價提供客觀的科學依據，增強企業的守法自覺性，提高環保現場監察的現代化水平，逐步達到提高環境質量的目的。

二、污染源在線監測的內容：

污染源排放在線監測內容包括：煙塵（煙塵、SO2、NOx）、污水（COD、流量、TOC、總磷、氨氮）、空氣質量、噪聲污染等；能實時采集在線監測儀檢測的污染物排放數據，超標后能自動報警。

治污設備運行狀態監測：實時監測現場儀表運行狀態、治污設備啟停狀態等。能自動監測在線監測儀、自動采樣器等現場儀表、設備的運行狀態（運行、停止或故障等）。

  三、污染源在線監測系統組成：

污染源自動監控系統由污染源現場監控站點系統、數據傳輸系統、污染源監控ZX、污染源在線遠程監管系統等組成。采用了計算機、通訊和自動化領域較新的產品和技術，從而構建新一代的污染源在線自動監控（監測）系統。

一、污染源在線監測建立目的：

污染源在線監測建設旨在通過對ZD污染源排放狀態的自動監控，及時、準確、全面地反映環境質量現狀及發展趨勢，為環境管理、污染源控制、環境規劃、環境評價提供客觀的科學依據，增強企業的守法自覺性，提高環保現場監察的現代化水平，逐步達到提高環境質量的zui終目的。

二、污染源在線監測的內容：

污染源排放在線監測內容包括：煙塵（煙塵、SO2、NOx）、污水（COD、流量、TOC、總磷、氨氮）、空氣質量、噪聲污染等；能實時采集在線監測儀檢測的污染物排放數據，超標后能自動報警。

治污設備運行狀態監測：實時監測現場儀表運行狀態、治污設備啟停狀態等。能自動監測在線監測儀、自動采樣器等現場儀表、設備的運行狀態（運行、停止或故障等）。

  三、污染源在線監測系統組成：

污染源自動監控系統由污染源現場監控站點系統、數據傳輸系統、污染源監控ZX、污染源在線遠程監管系統等組成。采用了計算機、通訊和自動化領域的產品和技術，從而構建新一代的污染源在線自動監控（監測）系統。

長期以來，對于工地揚塵帶來的空氣質量監管方面，由于不能得到實時的監測數據，或者收到舉報無法得到與事實相對應的直接數據，一直是令監管部門十分困擾的事情。

揚塵在線監測系統是一個物聯網系統，主要由感知層（現場端在線監測設備）、傳輸層（專用傳輸網絡）、應用層（監控ZX）三個部分組成。

1、感知層：污染源在線監測儀，包括顆粒物濃度監測儀、氣象五參數監測儀、噪聲監測儀和視頻監控攝像機，對顆粒物濃度、氣象參數、噪聲和現場視頻進行連續自動在線監測；

2、傳輸層：采用有線、無線、3G等方式傳輸各種監測數據；

3、應用層：面向不同環保局、建筑工地的客戶端系統，實現基于Web的污染源實時數據在線監測，現場圖像和視頻的監控，污染源超標報警，以及面向不同管理層的各種管理與統計分析。

BCNX-RD系列揚塵在線監測儀

簡介：

BCNX-RD系列揚塵在線監測儀是集成PM2.5、PM10、溫度、濕度、氣壓、光照、風速、風向、噪音等環境監測因素、數據采集傳輸、視頻監控管理及信息技術平臺為一體的開放式揚塵在線監測終端設備，其內部配置7寸液晶顯示屏，可查看實時數據及系統操作配置、更換程序、升級系統；視頻監控可實現視頻疊加、超標抓拍等功能；整體可擴展太陽能供電等功能。主要應用于道路揚塵、施工工地、沙石場、堆煤場、秸稈焚燒等無組織揚塵污染排放及居民區、商業區、工業區等的環境空氣質量在線實時監測。

參數：

原理：激光散射法

范圍：0-1000ug/m3、0-2000ug/m3、0-10mg/m3、0-20mg/m3（可選配）

材質：高碳鋼噴涂、防風、防雨、防雷、散熱、保溫箱體、配置金屬氣體采樣頭

特點：

1. 采用激光散射法測量揚塵顆粒物，響應速度快、量程范圍寬

2. 實時在線監測，具有自動監控及報警功能、也可聯動霧炮、噴淋系統，當PM值達到設定上限時自動啟動一處或多處（霧炮）噴淋系統的開啟，對現場環境進行霧化噴淋降塵措施，當PM值達到設定下限值時自動關閉噴淋系統

3. 系統由智能監控器自動控制、操作便捷、節省人工

4. 具有運行系統功能，可保證設備在正常情況下安全連續運行，具有“互聯網+建筑揚塵治理”管理平臺，可采用無線、專網等傳輸數據，為用戶提供實時、有效的揚塵治理數據

揚塵在線監測系統主要由：揚塵監測單元、噪聲監測單元、氣象監測單元、數據采集處理單元、LED屏顯示單元、太陽能供電單元、數據展示平臺組成。

1、

揚塵監測單元：由PM2.5傳感器、PM10傳感器組成。（可拓展其他）

通過傳感器對揚塵進行連續自動監測，揚塵每分鐘采集一次數據，并實時上傳至服務器供后臺程序統計和分析。

2、

噪聲監測單元：由噪聲傳感器組成

全天候戶外噪聲采集傳感單元，對傳感器的戶外監測安全和數據準確性提供可靠保障；

3、