昆明市溫室氣體自動監(jiān)測初探

向 峰，謝海濤，楊 良

(云南省環(huán)境監(jiān)測中心站，云南昆明650034)

昆明市溫室氣體自動監(jiān)測初探

向 峰，謝海濤，楊 良

(云南省環(huán)境監(jiān)測中心站，云南昆明650034)

報道了昆明市開展溫室氣體自動監(jiān)測試點以來的溫室氣體濃度變化情況，采用了2009年和2010年昆明市二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)的小時、日、月和年平均數(shù)據(jù)，通過對日、月和年內變化的初步分析，對昆明市三種溫室氣體的濃度變化進行了初步討論。

溫室氣體;濃度變化;初步討論;昆明

溫室氣體(Greenhouse Gases，GHGs)或稱溫室效應氣體，是指大氣中促成溫室效應的氣體成分。自然溫室氣體包括水汽(H2O)，水汽所產(chǎn)生的溫室效應大約占整體溫室效應的60%～70%，其次是二氧化碳(CO2)，大約占26%，其他還有臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(又稱笑氣，N2O)、以及人造溫室氣體氯氟碳化物(CFCs)、全氟碳化物(PFCs)、氫氟碳化物(HFCs)，含氯氟烴(HCFCs)及六氟化硫(SF6)等。根據(jù)目前多數(shù)科學家的研究結果，近年來引人注意的反常全球氣溫快速上升，主要是由于人為作用，使大氣中溫室氣體的濃度急劇上升所導致的。溫室氣體的增加，加強了溫室效應，是造成全球暖化的主要原因，已成為世界各國的基本共識［1］。

因為溫室氣體排放是和人類活動密切相關的，城市中的汽車尾氣、工廠燃燒礦物燃料是溫室氣體的主要來源，城市作為溫室氣體的排放源，同時城市溫室氣體的排放也影響著局部小氣候，影響生態(tài)環(huán)境，因此成為了研究溫室氣體的關注重點［2］。在2008年國內雖已有一些科研部門在城市中設立的以科研為目的的觀測站點，但在城市連續(xù)長期監(jiān)測溫室氣體的只有中國科學院大氣物理研究所。云南省環(huán)境監(jiān)測中心站參考《京都議定書》中提出的六類溫室氣體，選取了二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、和氧化亞氮(N2O)開展長期連續(xù)自動監(jiān)測，這在內地環(huán)保系統(tǒng)中尚屬首次［3］。

1材料與方法

1.1監(jiān)測儀器

(1)日本堀場制作所(HORIBA)生產(chǎn)的自動監(jiān)測系統(tǒng)，主要包含二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)(型號:VIA－510;APHA－370;GA－360E);

(2)青島嶗山電子儀器總廠集成的套裝產(chǎn)品，包含數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和工控機(型號:Advantech IPC－510);

(3)山東賽克賽斯氫能源公司生產(chǎn)的氫氣發(fā)生器，主機及連接管路(型號:QL－300)。

1.2監(jiān)測方法

(1)二氧化碳(CO2)和氧化亞氮(N2O)采用非分散紅外吸收法(NDIR)，每3s監(jiān)測1個數(shù)據(jù)。

(2)甲烷(CH4)采用氫火焰離子法(FID)，每7s監(jiān)測1個數(shù)據(jù)。

1.3數(shù)據(jù)采集頻率與有效性

(1)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動將所采集到的數(shù)據(jù)按照1min、3min、30min、1h和24h進行算術平均并自動存儲，統(tǒng)計分析較方便。

(2)數(shù)據(jù)有效值規(guī)定:在儀器零/跨校準過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不參與統(tǒng)計;對于儀器在零/跨漂移檢查過程中當漂移指標不滿足要求時，該次檢查期間中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)計為無效數(shù)據(jù)，不參與統(tǒng)計;遇臨時停電時，在儀器恢復供電到完成預熱期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不參與統(tǒng)計［3］。

2結果與討論

根據(jù)HJ/T 193－2005《環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測技術規(guī)范》中數(shù)據(jù)有效值規(guī)定，對于氣態(tài)污染物，每日不少于18個有效小時平均值，取其算術平均值為有效日均值，每月不少于21個有效日均值的算術平均值為有效月均值，每年不少于12個有效月均值的算術平均值為有效年均值。為滿足本，

2a均值14278個，數(shù)據(jù)捕獲率為81.5%。有效日均值數(shù)據(jù)649個，數(shù)據(jù)捕獲率為88.9%［4］。

2.1昆明大氣中溫室氣體濃度的日、月和年變化及討論

選取昆明市主要溫室氣體2009和2010年度小時濃度均值和日均值參與討論，對兩年的相同小時的小時均值做算術平均處理，并采取兩兩比較的方式得到日變化圖;對兩年的相同日期的日均值做算術平均處理，并采取兩兩比較的方式得到月變化圖;對兩年的相同月份的月均值做算術平均處理，并采取兩兩比較的方式得到年變化圖。

2.1.1昆明大氣中溫室氣體濃度的日、月和年變化圖

2.1.2討論

根據(jù)現(xiàn)有的調查研究資料，CO2在城市大氣中的主要排放源為工業(yè)生產(chǎn)和汽車尾氣排放［4］，CH4、排放和城市大氣甲烷生物源(污水處理廠、生活垃圾堆放、污水管網(wǎng)等)，N2O城市大氣中的主要排放源為土壤中氮的硝化和反硝化過程，化石燃料和生物質燃料燃燒以及己二酸和硝酸生產(chǎn)［5～6］。

通過圖1的比較分析，CO2和CH4的日變化趨勢基本一致，說明城市中兩種氣體在一天之內的源和匯的變化基本一致，一天內出現(xiàn)明顯的兩個峰值和一個谷值，在城市中人類的生產(chǎn)、生活和氣象條件的共同作用下，出現(xiàn)明顯的變化趨勢;月內的變化基本類似，有一個月初向月末逐漸上升的現(xiàn)象，出現(xiàn)不同的峰谷變化可能與月內的氣象條件對不同溫室氣體的稀釋和擴散不同而產(chǎn)生差異;消除了一些短時的影響后，城市中兩種氣體在年內的變化上基本一致。

通過圖2的比較分析，CH4和N2O的日變化趨勢基本一致，說明城市中兩種氣體在一天之內的源，和一個谷值，在城市中人類的生產(chǎn)、生活、氣象條件和微生物的共同作用下，出現(xiàn)基本相同的變化趨勢;但由于城市中CH4和N2O的源和匯有著更為不同的作用方式，因此，在月內的變化趨勢上不明顯，有著更復雜的變化，相互之間的關聯(lián)度也明顯下降;在消除了一些短時的影響后，由于兩種氣體在產(chǎn)生和消耗的機理上明顯不同，故城市中兩種氣體在年內的變化上避免不了出現(xiàn)不同變化趨勢。

通過圖3的比較分析，CO2和N2O的日變化趨勢也是出現(xiàn)一個基本相同的變化趨勢，說明城市中兩種氣體在一天之內的源和匯的變化基本一致，一天內出現(xiàn)明顯的兩個峰值和一個谷值，在城市中人類的生產(chǎn)、生活和氣象條件的共同作用下，出現(xiàn)明顯的變化趨勢;但由于城市中CO2和N2O的源和匯有著更為不同的作用方式，相互之間的關聯(lián)度

，和年內變化趨勢，其所產(chǎn)生的不同的變化趨勢還有待進一步探索。

2.2昆明市和韓國Peninsula大氣背景點

2009和2010年三種溫室氣體年均濃度比較［7～8］

表1昆明市城市自動監(jiān)測站和韓國Peninsula大氣背景點三種溫室氣體2009和2010年年均濃度表

對昆明市和韓國Peninsula大氣背景點CO2、CH4和N2O三種氣體的年均值進行比較，從表1中明顯看出，與相對孤立、受人類日常活動影響相對較小的大氣背景點比較，昆明市三種氣體的年均濃度值的增加更為明顯，從另一個角度充分說明，城市中的人類活動對這三種溫室氣體濃度上升的貢獻更明顯。

3存在問題與展望

(1)通過三種溫室氣體間日、月和年變化的兩兩比較，從圖中可以看出，這種分析方法能夠較好的揭示出昆明市大氣中的溫室氣體濃度的日、月和年變化趨勢;也明顯發(fā)現(xiàn)CO2、CH4和N2O在產(chǎn)生和消耗的機理上不同，而產(chǎn)生在月內和年內的變化趨勢不同，其中所存在的差異，指明了下一步的研究方向。

(2)通過昆明市和韓國Peninsula大氣背景點2009和2010年三種溫室氣體年均濃度比較，進一步驗證了人類活動對溫室氣體變化的明顯影響。說明了昆明城市溫室氣體變化的趨勢，也指明了城市人類活動是全球溫室氣體減排中的一個重要內容。

(3)由于昆明開展城市溫室氣體自動監(jiān)測時間不長，沒有更多的歷史資料可以查詢，在溫室氣體濃度變化趨勢原因分析上還比較淺，也未能進行多年度變化趨勢的分析說明，希望隨技術手段的提高和長時間的監(jiān)測，通過深入調查研究找到與昆明城市溫室氣體變化更多相關的源和匯，通過分析更加清晰地看出昆明城市溫室氣體變化的趨勢。

［1］維基百科編者．溫室氣體［Z］．維基百科，2010(2010－11－12)［2011－04－26］．

［2］ 馬佳．北京科技報 ［N］．2010－3－8．

［3］重慶市環(huán)境監(jiān)測中心站．臭氧、灰霾、溫室氣體監(jiān)測試點工作

［4］HJ/T 193－2005，環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測技術規(guī)范［S］．

［5］劉強，王躍思，王明星．北京地區(qū)大氣主要溫室氣體的季節(jié)變化 ［J］．地球科學進展，2004，19(5):817－823．

［6］王長科，王躍思，鄭循華，等．北京城市大氣N2O濃度及其變化 ［J］．中國環(huán)境科學，2003，23(5):557－560．

［7］Alberth Christian Nahas，SUDA Kazuto．Asian GAW Greenhouse Gases Newsletter(Z)．Volume No．1，December，2010．

［8］Han－Cheol Lim．GHGs Monitoring Activities of Korea Global Atmosphere Watch Center in 2010［Z］．KMA KGAWC．2011．

A Research on Automatic Monitoring of Green House Gas in Kunming Municipality

XIANG Feng，XIE Hai－tao，YANG Liang
(Yunnan Provincial Environmental Monitoring Center，Kunming Yunnan 650034 China)

The change of the concentration of the green house gas is depicted since the pilot work has started in Kunming City to automatically monitor the green house gas．Based on the average hourly，daily，monthly and yearly data of CO2，CH4and N2O in Kunming，it is discussed how the concentration of the three gases change after the analysis of their daily，monthly and yearly change．

green house gas;change of concentration;preliminary discussion;Kunming

X83

A

1673－9655(2012)05－0102－04