PI5310 – The Ultimate Solution for Set-and-Forget Atmospheric N2O and CO Monitoring

在全球致力于理解和应对气候变化的过程中，全球各地的网络正在监测温室气体（GHGs）。Picarro 分析仪凭借其独特的高精度 CRDS 技术，被广泛应用于包括所有欧洲综合碳监测系统（ICOS）大气主题中心（ATC）网络在内的许多监测网络中。随着 PI5310 氧化亚氮（N2O）和一氧化碳（CO）分析仪的推出，Picarro 提供了符合并超越世界气象组织（WMO）兼容性目标和 ICOS 规格要求的 N2O 和 CO 大气监测的最佳解决方案。

为什么要监测N2O 

二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）经常在温室气体讨论中占据头条。最近，N2O监测的重要性正逐步引起重视，这主要是由于N2O的全球增温潜势（GWP）约为 CO2 的 300 倍，并且在大气中的生命周期长达 114 年。这意味着即使是少量的 N2O 排放也会在未来数十年内显著且持续地导致全球变暖。此外，它还导致臭氧层的消耗，进而对人类健康和生态系统造成危害。更糟糕的是，自 1750 年以来，全球大气中 N2O 浓度由于人为排放迅速增加，仅过去 80 年增长率就达到了15%。针对这一日益严峻的威胁，几项国际协议，例如《巴黎协定》和《京都议定书》等，已将 N2O 列为签约国必须报告的温室气体之一，作为其向国际社会承诺减少温室气体总排放量和实现碳预算目标的一部分。联合国的专门机构也正在实施新的要求。WMO提出了“全球温室气体观测”（G3W）计划，要求参与 G3W 计划的各个模型系统提供 N2O 浓度和净通量数据。

大气 N2O 监测面临的挑战 
报告要求，N2O 浓度监测需要高确性以及高时空分辨率，以识别排放源，并制定有效的减排策略。这些数据通常来自地方、区域和大陆尺度的温室气体监测网络。虽然在监测站安装一套分析仪、接通电源并收集数据听起来很简单，但由于监测N2O环境浓度的挑战，这种一劳永逸的情景一直是监测组织长期以来的梦想。

  1. 亚 PPM 级浓度：大气中 N2O 浓度通常 < 350 ppb，比 CO2 低 103 倍，因此分析仪必须具备跟踪亚ppb级别变化的精度。这种严格的精度要求，传统上只能通过气相色谱 (GC) 技术来实现，而这种技术操作和维护起来非常耗时、复杂和耗费人力。
  2. 2. N2O 浓度的季节性和空间变异性需要进行原位和实时测量。像 GC 这样的实验室仪器，已不再适用于无人值守监测站的野外研究。野外研究部署需要校准频率低和长期稳定性好的仪器，尤其是对于维护频率只有每月一次甚至每年一次的偏远站点而言。

为什么选择Picarro 中红外CRDS分析仪

为了满足温室气体监测组织对高精度、低漂移和可野外部署 N2O 分析仪的需求，Picarro 将其独特的 CRDS 技术与中红外光谱学结合起来。CRDS 技术是一种基于时间的测量技术，具有高稳定性，设计紧凑，可最大限度地减少校准需求。强吸收的中红外光谱学，确保了N2O 和 CO 这种在近红外或可见光范围内吸收较弱或无吸收的物质实现亚ppb级的测量精度，满足 WMO 和 ICOS 的网络兼容性目标，以及在同类产品中 N2O 和 CO 测量的最佳性能， Picarro 的第一代中红外分析仪 G5310 已在全球大气站部署，并收集了多年的监测数据，帮助科学家更好地监测 N2O 浓度变化。

 

PI5310 实现了N2O监测的一劳永逸

Picarro 非常高兴地宣布推出全新 PI5310 N2O 和 CO气体分析仪。其在上代产品 G5310 成功的基础上进行了升级，采用了最新的中红外 CRDS 创新技术。PI5310 在精度、漂移和可靠性方面设置了更高的标准，并进一步巩固了 Picarro 在提供符合并超越 WMO兼容性目标和 ICOS 规格要求的 N2O 和 CO 大气监测最佳解决方案上的领先地位。除了其基准性能外，PI5310 分析仪还对硬件和软件进行了升级，增强了远程可访问性和可维护性，推动了其野外部署能力，使得这款分析仪成为在千里之外的偏远站点进行测量的最佳选择。

关键升级：

  1. 超高精度：升级后的分析仪保持了在测量 N2O 和 CO 浓度方面的最佳精度，能够检测到极微小的变化。 
  2. 极佳的漂移控制：光学部件封装在密封箱内，并配备精确的温度和压力控制，隔离环境条件的变化，确保长时间运行时读数稳定一致。
  3. Linux 操作系统：告别突发的Windows更新导致的系统重启和数据采集中断。
  4. 增强的野外可维护性：降低调整复杂性，结合用户友好的维护程序，转化为野外工作中最佳性能和最小化停机时间。

  5. 简化的操作：简化的机箱设计，只需一个主机箱即可设置和操作，无需特殊的电源泵单元（PPU）。

     

    G5310 与 PI5310 的功能升级对比表

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For more information download the PI5310 datasheet or contact our sales team at sales@picarro.com to learn more about how PI5310 can benefit your applications today.

 

References
1.    Tian, H., Xu, R., Canadell, J.G. et al. A comprehensive quantification of global nitrous oxide sources and sinks. Nature 586, 248–256 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2780-0
2.    Garthwaite, J. Stanford expert explains why laughing gas is a growing climate problem. Stanford News, October 7, 2020. https://news.stanford.edu/2020/10/07/laughing-gas-growing-climate-problem/
3.    Greenhouse Gas concentrations hit record high. Again. WMO Media Release. November 15, 2023. https://wmo.int/news/media-centre/greenhouse-gas-concentrations-hit-record-high-again
4.    Global Greenhouse Gas Watch. WMO Magazine Article. May 5, 2023. https://wmo.int/media/magazine-article/global-greenhouse-gas-watch
5.    Balslev-Clausen, D., Farinas, A., Van Pelt, A. et al. A mid-IR, wavelength-scanned, cavity ring-down spectrometer for continuous trace N2O and nitrogen isotope measurements. ICDC8 2009. https://www.picarro.com/support/literature/mid-ir-wavelength-scanned-cavity-ring-down-spectrometer-continuous-trace-n2o-and
6.    Zellweger, C., Steinbrecher, R., Laurent, O. et al. Recent advances in measurement techniques for atmospheric carbon monoxide and nitrous oxide observations. Atmospheric Measurement Techniques, 12, 5863-5878, 2019.