甲烷監測對比，誰才是農田氣體排放監測的利器？

項目背景

甲烷 (CH₄) 這種強溫室氣體的大氣濃度近年來一直在快速上升，自 2020 年以來增長率創歷史新高。甲烷在大氣中的壽命約為 10 年，而二氧化碳 (CO₂) 的壽命為 100 年，甲烷的溫室效應是二氧化碳的25倍，主要來源包括農業、化石燃料開采和廢棄物處理等。這些特點使得減少甲烷排放成為短期減少人為全球變暖的優先目標，精準測量大氣中甲烷的濃度對于研究其環境影響和制定減排政策具有重要意義。

本測試旨在對比HealthyPhoton公司生產的HT8600大氣甲烷激光開路分析儀與另一款成熟的商用甲烷分析儀的性能。通過對比兩款儀器在農田中甲烷排放的通量和濃度的測量結果，評估其在精準性、靈敏度和穩定性方面的表現。

測試方法

測試在濟南的一片農田中進行，該區域為典型的農業生態系統，能夠真實反映農業活動對大氣甲烷濃度的影響。具體步驟包括：

1. 在農田不同位置設置測試點，安裝兩款儀器。

2. 在2024年7月7日至7月9日期間進行多次測量，記錄數據。

3. 分析數據，比較儀器的靈敏度、準確性和穩定性。

測試表現

濃度/EC通量對比

1. 甲烷濃度 (CH₄ Concentration)：中間部分顯示了兩臺儀器的甲烷濃度測量值，單位是ppbv。從圖中可以看出，兩臺儀器的測量結果非常接近，但在某些時段會有略微差異。

2. 湍流通量 (EC Flux)：底部顯示了兩臺儀器測量的湍流通量（μmol⁺¹s^-1m^-2）的變化情況。兩臺儀器的測量值整體趨勢一致，但在某些時段有較大的差異，尤其是在高通量時段。

原始通量與校正后通量對比

表明HT8600和商業甲烷分析儀在測量甲烷濃度和湍流通量時具有較高的一致性，但也顯示了在不同條件下可能存在的一些差異。

X軸是經過校正的商業分析儀的湍流通量（單位：μmol⁺¹s^-1m^-2），Y軸是HT8600的原始湍流通量數據（單位：μmol⁺¹s^-1m^-2）。圖中的點基本上沿著Y=1.09X的回歸直線分布，R2值為0.9868，表示兩者之間的相關性非常高。

表明HT8600的原始通量與經過WPL校正的商業分析儀測量值具有很高的線性相關性和一致性，HT8600的性能得到了很好的驗證，且數據處理過程更容易、由矯正過程造成的可能的誤差更小。

共譜密度對比

圖中的Y軸是標準化的共譜密度，X軸是標準化頻率。三種測量方式的共譜密度在大部分頻率范圍內都非常一致，符合經典湍流譜理論（-4/3斜率線）。

表明HT8600在不同頻率下的共譜密度表現與商業分析儀和基準溫度的共譜密度表現非常接近，表明HT8600在動態響應和頻率分辨率方面具有良好的性能。

測試小結

HT8600與市面上較為成熟的商業甲烷分析儀在測量甲烷濃度和湍流通量時具有較高的一致性，且在動態響應和頻率分辨率方面具有良好的性能。

這兩款儀器都展現了較高的測量精度和穩定性，為環境監測和科學研究提供了可靠的技術支持，為大氣甲烷監測的理想選擇。

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