昆明市温室气体自动监测初探

向 峰，谢海涛，杨 良

(云南省环境监测中心站，云南昆明650034)

昆明市温室气体自动监测初探

向 峰，谢海涛，杨 良

(云南省环境监测中心站，云南昆明650034)

报道了昆明市开展温室气体自动监测试点以来的温室气体浓度变化情况，采用了2009年和2010年昆明市二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的小时、日、月和年平均数据，通过对日、月和年内变化的初步分析，对昆明市三种温室气体的浓度变化进行了初步讨论。

温室气体;浓度变化;初步讨论;昆明

温室气体(Greenhouse Gases，GHGs)或称温室效应气体，是指大气中促成温室效应的气体成分。自然温室气体包括水汽(H2O)，水汽所产生的温室效应大约占整体温室效应的60%～70%，其次是二氧化碳(CO2)，大约占26%，其他还有臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(又称笑气，N2O)、以及人造温室气体氯氟碳化物(CFCs)、全氟碳化物(PFCs)、氢氟碳化物(HFCs)，含氯氟烃(HCFCs)及六氟化硫(SF6)等。根据目前多数科学家的研究结果，近年来引人注意的反常全球气温快速上升，主要是由于人为作用，使大气中温室气体的浓度急剧上升所导致的。温室气体的增加，加强了温室效应，是造成全球暖化的主要原因，已成为世界各国的基本共识［1］。

因为温室气体排放是和人类活动密切相关的，城市中的汽车尾气、工厂燃烧矿物燃料是温室气体的主要来源，城市作为温室气体的排放源，同时城市温室气体的排放也影响着局部小气候，影响生态环境，因此成为了研究温室气体的关注重点［2］。在2008年国内虽已有一些科研部门在城市中设立的以科研为目的的观测站点，但在城市连续长期监测温室气体的只有中国科学院大气物理研究所。云南省环境监测中心站参考《京都议定书》中提出的六类温室气体，选取了二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、和氧化亚氮(N2O)开展长期连续自动监测，这在内地环保系统中尚属首次［3］。

1材料与方法

1.1监测仪器

(1)日本堀场制作所(HORIBA)生产的自动监测系统，主要包含二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)(型号:VIA－510;APHA－370;GA－360E);

(2)青岛崂山电子仪器总厂集成的套装产品，包含数据采集系统和工控机(型号:Advantech IPC－510);

(3)山东赛克赛斯氢能源公司生产的氢气发生器，主机及连接管路(型号:QL－300)。

1.2监测方法

(1)二氧化碳(CO2)和氧化亚氮(N2O)采用非分散红外吸收法(NDIR)，每3s监测1个数据。

(2)甲烷(CH4)采用氢火焰离子法(FID)，每7s监测1个数据。

1.3数据采集频率与有效性

(1)数据采集系统自动将所采集到的数据按照1min、3min、30min、1h和24h进行算术平均并自动存储，统计分析较方便。

(2)数据有效值规定:在仪器零/跨校准过程中产生的数据不参与统计;对于仪器在零/跨漂移检查过程中当漂移指标不满足要求时，该次检查期间中产生的数据计为无效数据，不参与统计;遇临时停电时，在仪器恢复供电到完成预热期间产生的数据不参与统计［3］。

2结果与讨论

根据HJ/T 193－2005《环境空气质量自动监测技术规范》中数据有效值规定，对于气态污染物，每日不少于18个有效小时平均值，取其算术平均值为有效日均值，每月不少于21个有效日均值的算术平均值为有效月均值，每年不少于12个有效月均值的算术平均值为有效年均值。为满足本，

2a均值14278个，数据捕获率为81.5%。有效日均值数据649个，数据捕获率为88.9%［4］。

2.1昆明大气中温室气体浓度的日、月和年变化及讨论

选取昆明市主要温室气体2009和2010年度小时浓度均值和日均值参与讨论，对两年的相同小时的小时均值做算术平均处理，并采取两两比较的方式得到日变化图;对两年的相同日期的日均值做算术平均处理，并采取两两比较的方式得到月变化图;对两年的相同月份的月均值做算术平均处理，并采取两两比较的方式得到年变化图。

2.1.1昆明大气中温室气体浓度的日、月和年变化图

2.1.2讨论

根据现有的调查研究资料，CO2在城市大气中的主要排放源为工业生产和汽车尾气排放［4］，CH4、排放和城市大气甲烷生物源(污水处理厂、生活垃圾堆放、污水管网等)，N2O城市大气中的主要排放源为土壤中氮的硝化和反硝化过程，化石燃料和生物质燃料燃烧以及己二酸和硝酸生产［5～6］。

通过图1的比较分析，CO2和CH4的日变化趋势基本一致，说明城市中两种气体在一天之内的源和汇的变化基本一致，一天内出现明显的两个峰值和一个谷值，在城市中人类的生产、生活和气象条件的共同作用下，出现明显的变化趋势;月内的变化基本类似，有一个月初向月末逐渐上升的现象，出现不同的峰谷变化可能与月内的气象条件对不同温室气体的稀释和扩散不同而产生差异;消除了一些短时的影响后，城市中两种气体在年内的变化上基本一致。

通过图2的比较分析，CH4和N2O的日变化趋势基本一致，说明城市中两种气体在一天之内的源，和一个谷值，在城市中人类的生产、生活、气象条件和微生物的共同作用下，出现基本相同的变化趋势;但由于城市中CH4和N2O的源和汇有着更为不同的作用方式，因此，在月内的变化趋势上不明显，有着更复杂的变化，相互之间的关联度也明显下降;在消除了一些短时的影响后，由于两种气体在产生和消耗的机理上明显不同，故城市中两种气体在年内的变化上避免不了出现不同变化趋势。

通过图3的比较分析，CO2和N2O的日变化趋势也是出现一个基本相同的变化趋势，说明城市中两种气体在一天之内的源和汇的变化基本一致，一天内出现明显的两个峰值和一个谷值，在城市中人类的生产、生活和气象条件的共同作用下，出现明显的变化趋势;但由于城市中CO2和N2O的源和汇有着更为不同的作用方式，相互之间的关联度

，和年内变化趋势，其所产生的不同的变化趋势还有待进一步探索。

2.2昆明市和韩国Peninsula大气背景点

2009和2010年三种温室气体年均浓度比较［7～8］

表1昆明市城市自动监测站和韩国Peninsula大气背景点三种温室气体2009和2010年年均浓度表

对昆明市和韩国Peninsula大气背景点CO2、CH4和N2O三种气体的年均值进行比较，从表1中明显看出，与相对孤立、受人类日常活动影响相对较小的大气背景点比较，昆明市三种气体的年均浓度值的增加更为明显，从另一个角度充分说明，城市中的人类活动对这三种温室气体浓度上升的贡献更明显。

3存在问题与展望

(1)通过三种温室气体间日、月和年变化的两两比较，从图中可以看出，这种分析方法能够较好的揭示出昆明市大气中的温室气体浓度的日、月和年变化趋势;也明显发现CO2、CH4和N2O在产生和消耗的机理上不同，而产生在月内和年内的变化趋势不同，其中所存在的差异，指明了下一步的研究方向。

(2)通过昆明市和韩国Peninsula大气背景点2009和2010年三种温室气体年均浓度比较，进一步验证了人类活动对温室气体变化的明显影响。说明了昆明城市温室气体变化的趋势，也指明了城市人类活动是全球温室气体减排中的一个重要内容。

(3)由于昆明开展城市温室气体自动监测时间不长，没有更多的历史资料可以查询，在温室气体浓度变化趋势原因分析上还比较浅，也未能进行多年度变化趋势的分析说明，希望随技术手段的提高和长时间的监测，通过深入调查研究找到与昆明城市温室气体变化更多相关的源和汇，通过分析更加清晰地看出昆明城市温室气体变化的趋势。

［1］维基百科编者．温室气体［Z］．维基百科，2010(2010－11－12)［2011－04－26］．

［2］ 马佳．北京科技报 ［N］．2010－3－8．

［3］重庆市环境监测中心站．臭氧、灰霾、温室气体监测试点工作

［4］HJ/T 193－2005，环境空气质量自动监测技术规范［S］．

［5］刘强，王跃思，王明星．北京地区大气主要温室气体的季节变化 ［J］．地球科学进展，2004，19(5):817－823．

［6］王长科，王跃思，郑循华，等．北京城市大气N2O浓度及其变化 ［J］．中国环境科学，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