瑞士科研人员为了研究未被污染大气中N2O同位素季节变化、年际变化等,采用预浓缩与QCLAS相结合的技术对瑞士少女峰3580米的高海拔研究站的N2O同位素进行测量,2014年4月至2018年12月期间,每周或每两周采集空气样本进行N2O同位素分析,使用定制的QCLAS系统(CW-QC-TILDAS-76-CS,Aerodyne Research, Inc., USA)结合自动预浓缩装置对四种最丰富的N2O同位素(14N14N16O,99.03%;14N15N16O,0.36%;15N14N16O,0.36%;14N14N18O,0.20%)进行了分析。
研究结果表明N2O混合比在夏末最低,δ15Nbulk在夏末最高,δ15NSP在夏末最低。这种模式最有可能是平流层-对流层交换(STE)和生物地球化学过程造成的,STE过程将同位素富集的平流层空气输送到对流层,导致夏末N2O混合比最低而δ15Nbulk最高,夏末生物地球化学过程(如反硝化作用)产生的N2O同位素较轻,可能掩盖了STE的影响。经过季节调整后,δ15Nbulk呈现显着下降趋势(-0.052±0.012‰/年),表明大气中N2O的增加主要来源于同位素较轻的源。在确定年际趋势时,背景大气中N2O同位素组成的季节变化是重要的。为了更好地限制人为N2O源,从而限制生物地球化学过程对全球N2O增长的贡献,需要进行更频繁、更高精度和跨实验室兼容的大气N2O同位素测量,特别是位点特异性同位素(δ15NSP)测量。
以上研究揭示了一个关键矛盾:大气N?O浓度持续攀升,但其位点特异性同位素δ¹?NSP的季节性波动与长期趋势却因测量精度不足而难以捕捉。由澳作公司独家代理的Aerodyne Research公司的N2O同位素气体分析仪可以解决这一困境,不仅解决了半个世纪以来的N?O源解析争议,更正在重塑全球温室气体监测范式&尘诲补蝉丑;&尘诲补蝉丑;从模糊的&濒诲辩耻辞;总量管控&谤诲辩耻辞;迈向精准的&濒诲辩耻辞;过程治理&谤诲辩耻辞;。
该产物的技术亮点如下所示:
Ø 高精度、高特异性的同位素连续测量:采用可调谐红外激光直接吸收光谱(TILDAS)技术,结合多通吸收池(光程最长达 210 米),实现对 N?O 同位素的直接、位点特异性连续测量,δ¹?Nα 和 δ¹?Nβ 精度达 1‰,δ¹?O 达 2‰,SP值计算误差<1‰,提供了未有的&濒诲辩耻辞;过程分辨率&谤诲辩耻辞;,是量化N?O源汇过程的强大诊断工具。
Ø 预浓缩技术:减少了样品基质干扰(如其他气体杂质),并通过富集目标气体增强了同位素信号强度,这为区分 N?O 的产生路径(如硝化、反硝化)提供了更可靠的数据,而位点特异性同位素的精确测量是解析源汇机制的关键。
Ø N2O同位素和痕量气体(N2O)同步测量:浓度和同位素数据来自同一光路、同一时间点的测量,这消除了传统方法中因样品处理、储存、运输、不同仪器分析带来的系统误差和不同步性问题。
Ø 超快时间响应:最高支持10Hz的测量频率,能够实时追踪N?O浓度及其同位素组成的快速动态变化,为通量测量、点源排放解析、过程机理研究提供关键数据。
基于其对位点特异性同位素的高精度测量,该产物在如下领域具有广泛应用:
l 大气本底站长期监测:针对STE(平流层-对流层交换)与土壤排放的δ¹?NSP信号混迭等问题,该产物可以连续捕获夏季δ¹?N厂笔最低值,解析STE贡献与农业排放的对抗效应。
l 农业土壤源解析:针对硝化与反硝化过程难以区分,该产物可以原位连续监测施肥后N?O同位素动态,此外结合自动箱系统实现通量-同位素同步测量,这对于精准识别反硝化热点,指导优化氮肥管理具有重要意义。
l 冰芯/气溶胶古气候研究:针对样品量少且同位素信号微弱等问题,该产物125 mL样品实现δ¹?N精度0.3‰(10次平均),免转化直接分析,避免预处理损失。
l 工业排放溯源:针对垃圾焚烧与燃煤源混淆等问题,该产物采用烟道气实时监测,结合足迹模型锁定污染源。
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