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研究背景
減少甲烷(CH4)排放是短期國(guó)際協(xié)議中緩解氣候變化的主要措施。業(yè)界基本認(rèn)同:盡量減少工業(yè)排放可能是一項(xiàng)符合邏輯的戰(zhàn)略。但在工業(yè)密集區(qū)或城市地區(qū),對(duì)于CH4排放量基于逐個(gè)排放點(diǎn)水平上的清查和驗(yàn)證是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
自 2007 年之后CH4排放迅速增加,引起國(guó)際社會(huì)的普遍關(guān)注
這項(xiàng)研究使用高精度移動(dòng)測(cè)量方法對(duì)單個(gè)設(shè)施甲烷排放進(jìn)行檢測(cè)、歸因和量化,提供快速解決方案。在一個(gè)為期14天的非連續(xù)觀測(cè)活動(dòng)中,研究人員在一輛廂式車(chē)輛上,使用多臺(tái)Picarro CRDS 分析儀測(cè)量了阿姆斯特丹港19個(gè)排放點(diǎn)周?chē)募淄?(CH4)、乙烷(C2H6)和二氧化碳(CO2)摩爾分?jǐn)?shù)。并使用高斯羽流擴(kuò)散模型(GPDM),對(duì)九個(gè)地點(diǎn)的排放進(jìn)行了量化,通過(guò)與排放清單中排放點(diǎn)及其登記數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,結(jié)果表明:移動(dòng)測(cè)量可用于交叉檢查排放報(bào)告并確定未報(bào)告的潛在排放源位置。
移動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)置
所有測(cè)量均在公共道路行駛中進(jìn)行,一輛大眾廂式車(chē)輛載有兩臺(tái)CRDS 分析儀,一臺(tái) Picarro G2301,以0.3 Hz的頻率測(cè)量大氣環(huán)境的CO2、CH4和H2O的大氣摩爾分?jǐn)?shù),流速為187 ml/min;另一臺(tái)為 Picarro G4302型,以1 Hz的頻率測(cè)量 C2H6、CH4和H2O的大氣摩爾分?jǐn)?shù)。該儀器使用了雙測(cè)量模式同時(shí)測(cè)量C2H6和CH4,流速為2.2 L/min,每 0.001s 刷新一次光腔。兩個(gè)采樣入口均位于車(chē)輛的前保險(xiǎn)杠中,高于街道高度約90 cm。GPS使用三星的移動(dòng)設(shè)備。
上圖顯示了港口地區(qū)所有關(guān)注的排放點(diǎn),以及甲烷排放的檢測(cè)和量化程度。
數(shù)據(jù)分析
以上圖中位置0 “諾爾納垃圾填埋場(chǎng)”為例
下圖顯示了使用G2301/WRF方法在“諾爾納垃圾填埋場(chǎng)”各個(gè)截面位置的排放。顯示了兩組不同的測(cè)量值,其中第一組由兩條不同道路的測(cè)量值組成;第二組與排放源的距離大約是第一組的兩倍。該圖顯示,越接近排放源,測(cè)量排放越高,且隨著距離的增加而降低,但第二組與第一組的最后8次測(cè)量相似,說(shuō)明一段距離之后,數(shù)值趨于穩(wěn)定。
實(shí)際上,該設(shè)施的CH4排放量已在之前進(jìn)行過(guò)測(cè)量,但并未錄入排放清單。原先的排放數(shù)據(jù)為172.8 kgCH4/h。本次根據(jù)不同的氣象數(shù)據(jù)得到的平均排放為88.3 ± 10.6 至105.7 ± 14 kgCH4/h,可見(jiàn)與之前記錄數(shù)據(jù)存在較大的差異。
上圖:諾爾納垃圾填埋場(chǎng)的量化排放,顯示了Picarro G2301和WRF 氣象數(shù)據(jù)結(jié)合得到的各個(gè)斷面排放量與“測(cè)量點(diǎn)與排放源距離”的關(guān)系。距離較勁近的排放測(cè)量結(jié)果較高,但隨著距離的增加,排放結(jié)果趨于穩(wěn)定。
結(jié)論
在阿姆斯特丹海港區(qū)登記排放量的12個(gè)排放源中,有3個(gè)排放源成功地進(jìn)行了CH4排放量化,這3個(gè)污水處理廠占所有登記排放量的95%以上。其他具有登記排放量的排放源由于排放總量非常低,難以用高斯羽流擴(kuò)散模型(GPDM)方法進(jìn)行測(cè)量。
另外,大多數(shù)排放都是在未注冊(cè)的排放點(diǎn)中發(fā)現(xiàn)的,因此不能排除某些排放源被傳統(tǒng)清單所忽略,需要進(jìn)一步的測(cè)量來(lái)發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證。
實(shí)驗(yàn)綜合結(jié)果表明,高精度的溫室氣體移動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)與報(bào)告可有效用于同排放清單的交叉檢查,進(jìn)行數(shù)據(jù)修正;更可以發(fā)現(xiàn)并確定未列入清單的潛在排放源位置以及量化其排放值。
原文鏈接
https://studenttheses.uu.nl/handle/20.500.12932/42273?show=full
儀器簡(jiǎn)介
責(zé)任編輯:王繼軍
審核:韓一萱