《大氣CO2同位素比值FTIR定量分析方法研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由童晶晶擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大氣CO2同位素比值FTIR定量分析方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：童晶晶
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大氣CO2同位素比值（δ13C-CO2）是定量分析不同生態系統間CO2變遷強度的有力工具，也是了解全球碳循環過程和預測未來全球大氣CO2增減的重要依據，因此，檢測大氣CO2同位素比值是當前大氣和生態科學的重要研究內容之一。目前探測大氣CO2同位素比值的分析方法，大多採用現場採樣離線分析的方法，難以實現大氣CO2同位素實時信息的精確獲取。鑒於此，本項目提出一種大氣CO2同位素比值紅外光譜高精度定量分析新方法，通過實驗和理論分析，研究不同碳同位素的紅外吸收特性，探索儀器效應、環境參數、氣體吸收干擾導致光譜發生展寬和漂移等非線性變化的影響機制，在此基礎上，研究基於非線性最小二乘法的大氣CO2同位素比值的反演算法，通過構建適用於大氣CO2同位素比值的FTIR測量系統，實現大氣CO2同位素比值的高精度實時線上測量。通過本項目的研究，為大氣CO2同位素比值的實時監測奠定方法和技術基礎。
結題摘要
大氣CO2同位素比值（δ13C–CO2）是定量分析不同生態系統間CO2變遷強度的有力工具，也是了解全球碳循環過程和預測未來全球大氣CO2增減的重要依據，因此，檢測大氣CO2同位素比值是當前大氣和生態科學的重要研究內容之一。目前探測大氣CO2同位素比值的分析方法，大多採用現場採樣離線分析的方法，難以實現大氣CO2同位素實時信息的精確獲取。本項目提出了一種大氣CO2同位素比值紅外光譜高精度定量分析新方法，通過實驗和理論分析，研究了不同碳同位素的紅外吸收特性，建立了適用於大氣CO2同位素比值的FTIR測量系統，研究了基於非線性最小二乘法的大氣CO2同位素比值的反演算法，研究了儀器效應、環境參數、氣體吸收干擾導致光譜發生展寬和漂移等非線性變化的影響機制，最終實現了大氣CO2同位素比值的高精度實時線上測量。研究表明：CO2和δ13CO2定量反演值受溫度影響的變化幅度分別為2.26µmol•mol-1/℃和18.08‰/℃，CO2和δ13CO2定量反演值受氣壓影響的變化幅度分別為0.83µmol•mol-1/hpa和0.049‰/ hpa。本項目建立了環境條件對於δ13C值的影響修正函式，並利用建立的修正函式對標準氣體的測量數據進行修正，修正後CO2同位素比值的精度明顯提高。利用本項目研製的測量系統與中科院南京土壤所質譜分析儀開展了CO2同位素比值測量比對實驗，兩種測量方法的平均值偏差0.25%。對合肥科學島環境大氣進行了連續觀測，反演了各溫室氣體成分濃度和二氧化碳δ13C值，驗證了定量分析方法和系統的可靠性。本項目的研究表明，傅立葉變換紅外（FTIR）光譜技術可作為大氣CO2同位素比值實時監測的一種有效技術手段。通過本項目的研究，為大氣CO2同位素比值FTIR定量分析奠定方法和技術基礎。
