第一章引言 - scholarmate.doc

中 国 气 象 科 学 研 究 院 硕 士 学 位 论 文 北京上甸子大气本底站气相色谱法在线观测CH4和CO研究 研 究 生： 导 师： 专 业： 环境科学 研究方向： 温室气体及相关微量成分 论文完成日期：2011年月摘 要 CH4和CO浓度变化及影响因素，参照瓦里关全球大气本底站气相色谱在线观测系统的设计，通过优化参数及调试测试，在北京上甸子区域大气本底站建立了气相色谱法在线观测系统，用于高精度观测大气CH4和CO浓度。通过设计测试实验和数据分析，改进了系统的操作参数及性能指标，测试结果表明，该系统的精度及准确度均满足世界气象组织全球大气观测网（WMO/GAW）的质量目标。为尽可能减少测量误差，根据上甸子站瓶采样分析的大气CH4和CO浓度范围，选取了可基本涵盖该站大气CH4和CO浓度范围的高和低浓度2瓶标气作为工作标气，其CH4浓度分别为2007.1×10-9、1809.5×10-9，CO浓度分别为405.6×10-9、123.8×10-9；在高低浓度工作标气之间穿插分析3次实际大气样品，既可保证样品测量的准确度和精度，又可最大程度地节省工作标气在此基础上确定了系统运行序列，已用于实际观测中 其次，基于北京中心实验室的标校系统，通过一系列测试分析，优化建立了CH4和CO混合标气标校、传递流程和方法都需穿插能够涵盖待标气浓度范围标气，δ法则剔除峰高响应值中的粗差数据，线性拟合公式要用已知浓度标气及其平均响应来随时更新；建立了一套由国家标准1609.0×10-9~2495.6×10-9, 53.3×10-9~977.1×10-9）、实验室标准1605.6×10-9~2490.5×10-9, 106.2×10-9~795.8×10-9）及仪器工作标气组成的CH4和CO标定体系，用于中心标校实验室和CH4和CO混合标气的标校和分级传递。2009年12月2010年11月期间的观测表明，CH4和CO浓度波动均较大，非本底浓度值出现频率分别为62%和65%；CH4本底浓度与非本底浓度夏秋季差值大由于夏秋季节北方农田、沼泽、湿地等的CH4排放通量最大，使大气CH4浓度有较明显抬升；CO本底浓度与非本底浓度在冬季差值最大，主要原因是华北地区冬季采暖燃烧大量化石燃料及生物质；四个季节CH4和CO浓度高值主要在W-WSW-SW-SSW-S扇区，表明来自该方向气流对浓度抬升有正的贡献，N-NNE-NE-ENE-E扇区风向观测浓度与本底值接近，表明该方向气流相对清洁；气团后向轨迹模拟结果表明，上甸子站CH4和CO观测浓度与气团抵达该站之前经历的下垫面源汇状况有密切关系，个例分析结果进一步证明该站大气CH4和CO浓度水平短期抬升与站点西南及东南部城市地区污染气团长距离输送以及地面风向有关。Study on the In-situ Measurement of Atmospheric CH4 and CO by GC-FID Method at the Shangdianzi GAW Regional Station WANG Wei (Environmental Sciences) Directed by Prof. ZHOU Lingxi In-situ GC-FID system for atmospheric CH4 and CO mixing ratios measurement at the Shangdianzi (SDZ) GAW regional station was designed and optimized based on a comparable system at the Waliguan GAW global station. The GC system was optimized after a series of testing and data analysis. Testing results indicated that the system at SDZ can meet the quality target on background greenhouse gases observation by World Meteorology Organization’s Global Atmosphere Watch (WMO/GAW) program. According to previous flask sampling results at SDZ, a working high and a low standard (WH and WL) that cover the SDZ ambient mixing ratios of CH4