青岛崂山应用技术研究所

随着工业快速发展、人口高速增长，人类的活动区域不断扩张，化石能源的大量开采使用、植被的减少、化肥的过量使用等等原因，虽然人们创造了更好的生活，但也造成了生态环境的恶化，其中亟需解决的就是温室气体含量的持续性大幅增加问题。

什么是温室气体？

温室气体是大气中能吸收地面反射中的长波辐射、并重新发射辐射的一些气体，因本身分子结构含有极性共价键，内部极性发生变化的震动产生了红外线吸收，所以拥有吸收红外光谱、保存红外热能的能力，他们的存在使地球表面变得更暖，避免了昼夜温差、四季温差过大，从总体来看，具备这一特征的温室气体大约有30多种。适量的温室气体是对地球生态和人类有利的，但过量的温室气体会给地球生态带来负面影响。京都议定书里面规定控制的六种温室气体有：二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）、六氟化硫（SF₆）、全氟碳化物（PFCs）、氢氟碳化物（HFCs）。

温室气体含量变化

从工业化前夕到现在，大气中的各温室气体含量有了很大程度的增加，这些可以从下面这张图中直观看到，其中CH₄的含量增加到了原来的近2.6倍。

（数据来自中国温室气体公报）

造成这种现象的原因，主要是人类的生产活动，尤其是工业革命后，生产技术的进步让人类走上了发展的快车道，同时能源消耗、污染排放和对生态环境的改变也进入了加速模式，让地球生态系统逐渐失衡。CO₂、CH₄、N₂O是自然界中一直存在的气体，SF₆、PFCs、HFCs制冷剂等几乎全是人工合成物质。

各温室气体的GWP和贡献

值得一提的是，虽然都是温室气体，但每种气体的升温作用是不同的，主要取决于三个因素，一是此种气体吸收红外辐射的能力，二是其在大气中的含量，三是这种气体在大气中的存留时间。为了统一度量整体温室效应的结果，同时考虑CO₂是人类活动产生温室效应的主要气体，规定以CO₂当量为度量温室效应的基本单位。目前，使用全球变暖潜能值GWP来衡量温室气体自身对温室效应的影响；GWP是一个相对值，表征某一种温室气体能够捕获得到的空气中的热量，即一定时间内，温室气体所捕获到的热量相对于同样质量的CO₂所捕获的热量之比。这样可把不同温室气体的效应标准化。

下表中对几种主要温室气体的GWP、大气中含量（2019年底，来自中国温室气体公报）、留存时间做了简单统计，可以有一个直观感受，评估危害时，气体含量和留存时间因素都要考虑。

下图就是各主要温室气体的贡献量，综合考虑了上述各要素。

温室气体的来源

哪些活动导致了温室气体的持续增加呢，不同气体的来源有较大差异，主要来源见下表。

温室气体的监测

温室气体含量的增加导致了全球变暖，这对许多地区的自然生态系统已经产生了影响，如气候异常、海平面升高、冰川冻土融化、动植物分布范围变化，等等，随着全球气候变暖，极端天气事件发生的频率也有所提高。应对温室效应带来的全球灾难已经得到越来越多国家的认同和重视。

2020年，习近平总书记提出了“双碳”目标，为贯彻落实碳达峰、碳中和重大宣示，从生态环境部到科研院所，从企业到个人，采取了各种行动，助力实现碳达峰目标、碳中和愿景。

为了有效控制温室气体的排放，建立碳核算体系，需要精确监测大气中的温室气体实时含量，精确监测污染源、移动源温室气体排放量，精确监测煤炭开采、天然气输运过程、沼气能源外泄CH4气体含量，精确监测土壤、污水、海水中某些温室气体含量，监测工业生产、农业养殖活动中的温室气体排放量。同时，一些监测数据还可以用于反馈调整生产和工艺，提高能效、避免浪费。

非分散红外（NDIR）气体传感器就是一种可靠的高性价比、高精度温室气体测量工具，高端的NDIR气体传感器可以有很低的检出限、很好的温度适用性、稳定性和抗干扰能力。

针对不同领域的温室气体监测需求，青岛崂应海纳光电环保集团有限公司（以下简称“崂应”）基于掌握的多次反射长光程气室和NDIR气体测量核心技术，开发了一系列NDIR温室气体传感器，技术成熟、性能优异稳定，对比同类产品，检出限低、体积小巧、温度适用性好、准确度高，在业内有良好的口碑，现已广泛应用于污染源排放、大气、土壤、污水治理、农业、医疗、过程控制等领域。

针对不同温室气体监测需求，崂应有不同的传感器配置可供选择，根据具体需求也可定制光学气体传感器气体种类、量程等参数：