寧波海爾欣光電科技有限公司
開路EC法NH3-N2O通量同步觀測系統
檢測樣品：NH3 N2O
檢測項目：觀測
方案概述：海爾欣昕甬智測推出開路EC法NH3-N2O通量同步觀測系統，采用昕甬智測·HT8700大氣氨激光開路分析儀、HT8500大氣氧化亞氮激光開路分析儀，可以監測NH3-N2O實時濃度變化，結合氣象條件和農業操作數據，全面分析農田溫室氣體的排放情況。
生態環境氣體檢測高精儀器
擁有更好的碳足跡
一、技術
基于量子級聯激光技術，采用開創性的開路設計用于氨氣/甲烷/氧化亞氮測量，可實現連續運行，并保持優異的精度與穩定性，是短期及長期監測活動的理想選擇。
Ø 超高靈敏度
Ø 抗干擾測量
Ø 響應快、 無高頻損失
Ø 無需采樣泵和預處理
Ø 功耗低， 維護量小
Ø 無人值守連續監控
二、開路EC法NH3-N2O通量同步觀測系統
系統組成
（一） 碳通量檢測系統
1. CO2/H2O超聲風一體式渦動通量分析儀（IRGASON)
2. 數據采集器(Data Acquisition Box)
3. 土壤熱通量板(Groud Stake)
4. 溫度濕度傳感器
5. 凈輻射傳感器(Kipp&Zone NR Lite2)
6. 支架及其他附件：提供系統安裝所需的相關線纜、安裝卡板、支架。
7. 通量數據插補軟件
8. 氣象儀(Climovue50)
（二） HT8700大氣NH3激光開路分析儀
1. NH3分析儀器主機
2. 冷卻水泵
3. 清洗模塊
4. 供電模塊及各種線纜
（三） HT8500大氣N2O激光開路分析儀
1. N2O分析儀器主機
2. 冷卻水泵
3. 清洗模塊
4. 供電模塊及各種線纜
技術指標
| 產品型號 | HT8700 | HT8500 |
| 測量組份 | NH3 | N2O |
| 量程范圍 | 0-2000 ppbv | 0-5000 ppbv |
| 確保精度范圍 | 0-500 ppbv | 200-600 ppbv |
| 測量精度 | allan < 0.3 ppbv | allan < 0.7 ppbv |
| @0.1s @zero gas @STD | @0.1s @330 ppb @STD | |
| 數據輸出默認頻率 | 10 Hz | |
| 環境溫度 | -10℃-45℃ | |
| 環境濕度 | <99% R.H，無冷凝@45℃ | |
| 大氣壓力范圍 | 70-110 kPa | |
| 電源 | 24 VDC / 5A | 24 VDC / 5A |
| ~50 Watts (TYP) | ~50 Watts (TYP) | |
| 外形尺寸 | 1046 mm x Ø196 mm | 1024 mm x Ø196 mm |
| 重量 | 10 kg | |
| 通訊方式 | RS232串口 | |
| 存儲方式 | 通過PC或第三方數據采集器 | |
| 用戶界面 | Windows軟件 | |
| 可選功能模塊 | 自動清潔、降雨傳感、鏡片加熱 | |
l 系統搭建選址指南
1. 選擇平坦且開闊的地面，遠離遮擋物，以確保風場流動性良好，減少風場對數據的影響。
2. 確保選址地點周圍環境相對穩定，避免大面積植被、建筑物或其他人為干擾。
3. 盡可能遠離可能產生干擾氣體的源頭，如養殖場、工業排放點等，以保證分析數據的準確性。
4. 考慮選址地點的氣候特征，避免高溫、高濕或強風等天氣對系統運行的不利影響。
5. 避免系統暴露在污染物濃度較高的空氣中，以防止傳感器受到污染影響。
l 系統搭建注意點
1. 安裝碳通量檢測系統時，確保渦動通量分析儀（IRGASON）與地面垂直安裝，并且避免將傳感器安裝在可能受到人為干擾的位置。
2. 在安裝凈輻射傳感器（Kipp&Zone NR Lite2）時，確保其正確定位于開闊的天空下方，并遠離遮擋物，以保證輻射的準確測量。
3. NH3和N2O激光開路分析儀底部距地面約1.4米，水箱放在離主機0.5米左右位置。需注意確保主機及相關模塊安裝牢固，同時保證冷卻水泵運行正常，以維持系統的穩定工作溫度。
4. 在系統搭建完成后，進行系統校準和功能測試，確保各傳感器和主機正常運行，并調試系統參數以滿足監測需求。
三、應用
高系統集成能力，滿足多場景需求，為您提供理想的解決方案：
| 型號Model | N2O | CH4 | CO2 | H2O | NH3 |
| HT8700 | √ | ||||
| HT8600 | √ | ||||
| HT8500 | √ | ||||
| HT8850 | √ | √ | √ | √ | |
| HT8840 | √ | √ | √ | ||
| HT8830 | √ | √ | √ | ||
| HT8820 | √ | √ | √ | ||
| HT8810 | √ | √ |
四、 客戶案例
1. 亞熱帶稻田施肥期間氣體排放-中國科學院大氣物理研究所
在農業生產中，氨揮發也是農田氮養分損失的主要途徑。因氨具有強表面吸附力和水溶性等特性，大氣氨濃度和地氣氨交換通量的原位準確測量一直是學界的一大挑戰，目前國際上主流的測量儀器大多采用閉路吸入式的構造，采樣管路的吸附效應一直制約著大氣氨濃度的快速高頻高精準度測量。與此同時，閉路儀器和搭配使用的外置抽氣泵均要求交流供電，這意味著目前絕大多數的大氣氨通量觀測只能在少數電力條件允許的環境下開展。
在本項目中，中科院大氣物理研究所王凱和鄭循華所在的碳氮循環團隊使用HealhtyPhoton HT8700，這款儀器基于可調諧激光吸收光譜（TDLAS）技術，采用了分布反饋式量子級聯激光（DFB-QCL）的光源，其開放式的光路結構，解決了傳統閉路儀器管路吸附引起的測量誤差；光機電軟各個部分高度集成，可由太陽能驅動運行，適合野外條件使用。
野外測試結果顯示，這款開路氨分析儀可在-15至40度的環境溫度下穩定運行，10 Hz采樣頻率的測量精度（1σ）達0.302 nmol mol-1（即ppbv），半小時氨通量檢測限為7.1 ± 1.1 μg N m-2 h-1。
相關文獻：Wang K.*, Kang P., Lu Y., Zheng X.H., Liu M.M., Lin T.J., Butterbach-Bahl K., Wang Y.*. An open-path ammonia analyzer for eddy covariance flux measurement. Agricultural and Forest Meteorology 308-309, 108570, 2021
2. 華北農區秋冬季地氣排放-中國農業大學
華北是我國氨的熱點區域，大氣中的氨含量高，空間覆蓋范圍廣，這與區域內高強度的農業活動密切相關，如農業施肥、畜牧養殖等。高濃度的大氣氨和由此引發的過量活性氮沉降，會導致重霾污染天氣，也深刻改變了氮素的生物地球化學循環。對農業生產而言，施肥導致的氮揮發還是農田氮養分損失的重要途徑。相對于氨的重要性，對其排放和沉降的觀測研究工作卻相對滯后，這主要受制于氨在線檢測儀器及觀測方法上的局限。例如，目前國內外對于氨干沉降通量的觀測，大都采用基于低頻（數日至數月）濃度采樣的沉降速率經驗系數法，其結果的準確度亟待檢驗。
在本項目中，中國科學院大氣物理研究所聯合中國農業大學、中國科學院亞熱帶農業生態研究所等單位，采用HealhtyPhoton HT8700在華北農區開展秋冬季地氣氨交換通量高頻觀測。
研究團隊成功獲取了典型玉麥輪作農田在冬小麥播種施肥期間的氨揮發通量數據，并獲得農區高時間分辨率（半小時）的氨干沉降通量數據集，監測到平均沉降速率為14 g N ha-1 d-1，并發現迥然不同于自然生態系統的干沉降日變化規律。
相關文獻：Wang K., Wang J., Qu Z., Xu W., Wang K., Zhang H., Shen J., Kang P., Zhen X., Wang Y., Zheng X., Liu X. A significant diurnal pattern of ammonia dry deposition to a cropland is detected by an open-path quantum cascade laser-based eddy covariance instrument. Atmospheric Environment 278, 119070, 2022
3. EC法與氣動梯度技術對比實驗-荷蘭應用科學院（TNO）
在荷蘭，氨的干沉降是從大氣向土壤和植被的氮沉降的最大來源，導致富營養化和生物多樣性喪失等生態危機。然而，學術界對于氨通量測量的數據十分有限，而且通常最多只有月度分辨率。造成這種情況的一個重要原因是在干燥條件下測量氨通量非常困難。過去，沒有一種技術可以被認為是氨通量測量的黃金標準，這使得新技術的測試和判斷其質量變得復雜。
在本項目中，研究人員在荷蘭Cabauw的Ruisdael觀測站并排運行了兩種光學開放路徑的通量觀測技術：其一是使用基于紫外差分法的新型 RIVM-miniDOAS 2.2D儀器、結合梯度法通量技術，其二是HealhtyPhoton HT8700和渦動相關技術。
對比測試結果顯示，RIVM-miniDOAS 2.2D和HT8700在迎風地形均勻又沒有附近障礙物時，兩種不同的技術顯示出非常相似的結果（相關性r = 0.87）。觀察到的通量從約 80 ng NH3 m-2 s-1 的沉降到約 140 ng NH3 m-2 s-1 的排放不等。
相關文獻：Swart D.et al., Field comparison of two novel open-path instruments that measure dry deposition and emission of ammonia using flux-gradient and eddy covariance methods. Atmospheric Measurement Techniques, 16(2), 529-546, 2023
4. 森林冠層氣體排放-歐洲綜合碳觀測系統（ICOS）
Forest Canopy Gas Emissions - Integrated Carbon Observation System in Europe (ICOS)
利用高塔測量大氣溫室氣體，包含了比靠近地面監測更大的空間尺度的信息，從而為區域傳輸的影響提供了有價值的信息。此外，將高塔測量與傳輸模型相結合，可以作為估計本地到區域規模的溫室氣體通量的一種手段，增加高塔站點的數據將有利于提高區域對溫室氣體分布的認知。目前，歐洲高塔溫室氣體的觀測已被整合到歐洲綜合碳觀測系統（ICOS）中。
在本項目中，HealhtyPhoton HT8700安裝于新站點（38米高的塔樓，6米高的集裝箱），用以測量高塔附近的森林冠層氨排放和沉降通量。由于HT8700的開放光路低功耗設計，使之成為世界上為數不多的具備森林冠層氨通量測量能力的儀器，也是少有的入選歐洲集成碳觀測網絡的中國設備。
相關產品清單
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