二氧化碳濃度精準測定的若干方法
很早以前就已將二氧化碳問題看作是全球性的環(huán)境問題。四十多年前，英國學者卡倫德曾發(fā)表了“大氣中二氧化碳濃度增加及其對氣溫的影響”的論文。而后，從19 58年起基林等學者在夏威夷莫納羅觀測所(315. 5 ppm)和南極點(314.9ppm)開始對二氧化碳進行測定，直到現(xiàn)在還仍在繼續(xù)進行測定數(shù)據表明，大氣中二氧化碳濃度增加的年平均值，近年約為1 ppm以上，二氧化碳帶來的溫室效應造成的氣溫上升氣候變暖等現(xiàn)象對人類和生態(tài)系統(tǒng)可能產生很大的影響�，F(xiàn)在，盡管還未提出要制定限制使用化石燃料的國際條約，但正確預測今后二氧化碳濃度及氣溫、氣候的變化，提出有效的對策乃是非常重要的課題。
本文擬對二氧化碳問題，以及為了解此問題而進行的二氧化碳濃度的精確測定方法一一介紹。
1 非色散紅外吸收法
本方法廣泛用于排氣中紅外活性污染物質的測量，其原理在此不作詳細介紹。圖6示出其結構簡圖。由圖可以看到，非色散紅外吸收裝置是由紅外線光源、試樣槽、參比槽、遮光器、檢出器(集光變送器)等構成。參比槽有標準型和差動型兩種。標準型是參比槽中封入氮等紅外不活性氣體;差動型是使槽內按一定流速通過含一定比例二氧化碳的混食氣體(參比氣體)，使比較光束產生偏移。
為了提高裝置的精度，田中等人曾在穩(wěn)定光源電源、遮光器馬達電源電壓和頻率，改進測定器溫度控制，穩(wěn)壓·恒流量供應參比氣體等方面作了大量工作。出了用非色散紅外吸收法測量二氧化碳濃度的分析精度，由圖可知，差動型的精度高達士0. O1ppm (80%標準偏差)，標準型精度比它差一個數(shù)量極。此裝置可用于大氣試樣的連續(xù)側量，也可用于用燒瓶取樣的測量，精度達土0. 05ppm a測量誤差的主要原因是空氣試樣中的水蒸氣和氣溶膠及空氣試樣在燒瓶中的變質等。
2 氣相色譜法
如表所示，本方法的缺點是不能連續(xù)測量，精度比非色散紅外吸收法低，而其優(yōu)點是試樣用量少，能和其他成分同時測量(例如，可同時將燒瓶從同溫層采集的大氣試樣進行測量)。試樣氣體和載流氣體一起通過色譜柱，將被分離出來的二氧化碳再用熱導池檢測器、光離子化或氫氣炎離子化檢測器進行檢測、定量。為了得到高的分析精度，需選擇分離效率高的色譜柱，保持恒定的載流氣體流量、色譜柱溫度及試樣量。
3 半導體激光紅外分光法
這是一項新近開發(fā)的技術，裝置結構如圖所示，主要由激光光源、分光器、試樣槽及檢測器等幾部分構成。這種方法的特點是在幾十毛的低壓下具有非常高的分解能(大于1一4厘米)，可以不受共存物質干擾而高靈敏度、高精度、有選擇地分解待測物質。對大氣中濃度范圍的二氧化碳用光路長15厘米的試樣槽即可實現(xiàn)高精度的分析，所以適應于前述的冰床氣體等取樣量少的試樣分析。
4 凝縮氣化法
上述三種方法都是相對分析法，為了求出絕對濃度，需要后述的標準氣體，而本法可直接測定試樣中二氧化碳的絕對濃度。測量裝置由試樣槽、已知容積的冷凝管、壓力計及高空管線構成。經充分除水后的試樣，在液氮中將二氧化碳冷凝，并捕集到冷凝管中，而后將空氣等非冷凝氣體充分排出。將捕集到的二氧化碳在室溫下氣化，準確測定其壓力。
由于分析精度和壓力、溫度的精確測量及冷凝器容積的準確有關，所以要求盡可能準確地測量這些量。圖9所示的是由SIO ( Scripps Institute of Oceanography)研制、應用的標準氣體濃度的絕對測量裝置，用此裝置測量干燥空氣中的二氧化碳，當其濃度范圍在100-500ppm時，標準偏差為0. 057ppm ,測量精度很高。
5 二氧化碳標準氣體法
現(xiàn)在全世界已有三十多個點進行二氧化碳濃度的測定，用得最多的分析裝置是非色散紅外吸收裝置。如前所示，為了將輸出電信號換算成二氧化碳濃度，就需要用已知濃度的混合氣體(標準氣體)進行標定和校正。另外，為了對不同地點測得的結果相互比較，也需要建立以標準氣體制備的基準物質。
現(xiàn)在，作為基準的一項標準氣體(一級標準)裝在高壓容器中，含二氧化碳100-500ppm，其他為氮或空氣，長期保存在SIO，其濃度每6-7年用冷凝氣化法重新檢測一次。
進行二氧化碳測定的機構保存著二次標準氣體及工作標準氣體。二級標準由一級標準標定，工作標準氣體由二級標準氣體標定。日常測定時，一般用工作氣體對裝置進行標定。另外，對各國進口的標準氣體，則是將已知絕對濃度的高壓容器中的標準氣體，用重量比混合法(用高精度天秤測定)制取，對這些標準樣品，也可由SIO用凝縮氣化法測定或用一級標準氣體進行標定。
6 二氧化碳檢測儀法
二氧化碳檢測儀是專業(yè)測定二氧化碳濃度的儀器。二氧化碳檢測儀能夠測定的二氧化碳濃度范圍為0-2000PPM，分辨率為1 PPM ，精確度為±50 ppm ，最多可記錄30000組數(shù)據。二氧化碳檢測儀具有體積小巧美觀便于攜帶，觸摸式按鈕，大屏幕點陣式液晶顯示，操作方便，全中文菜單操作，操作簡捷方便。
