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部分碳酸飲料中添加的二氧化碳,來(lái)自一項(xiàng)目前備受關(guān)注的技術(shù)――碳捕集和封存,這項(xiàng)新技術(shù)事關(guān)人類面臨的重大挑戰(zhàn)――“全球氣候變暖”,該技術(shù)對(duì)減少溫室氣體排放具有深遠(yuǎn)的意義,將為人類減緩氣候變暖帶來(lái)希望。
碳捕集與封存(簡(jiǎn)稱CCS)是指將大型發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠等排放源產(chǎn)生的二氧化碳收集起來(lái),用各種方法儲(chǔ)存以避免其排放到大氣中的一種技術(shù)。它包括二氧化碳捕集、運(yùn)輸以及封存三個(gè)環(huán)節(jié),可以使單位發(fā)電碳排放減少85%至90%。
捕集二氧化碳可達(dá)食用程度
“北京已有比較成熟的碳捕集技術(shù),現(xiàn)在許多碳酸飲料里的二氧化碳都是從北京高碑店熱電廠試驗(yàn)示范裝置中生產(chǎn)的,純度非常高,大家可以放心喝?!蔽靼矡峁ぱ芯吭罕本┓衷憾趸伎刂婆c減排研究所黃斌博士表示。
黃斌說(shuō),從高碑店熱電廠二氧化碳捕集試驗(yàn)裝置里捕集出的二氧化碳,精制以后可以達(dá)到食用的程度,就是99.9%至99.99%的程度,截至2009年春節(jié),二氧化碳捕集系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,銷售食品級(jí)二氧化碳已超過800萬(wàn)噸。
如何科學(xué)利用二氧化碳
要減少一種物質(zhì)對(duì)人類的危害,最好的辦法就是科學(xué)利用。
目前全球二氧化碳工業(yè)利用量大約是每年1至1.5億噸。美國(guó)是世界上最大的二氧化碳生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó),生產(chǎn)能力每年約1000萬(wàn)噸。中國(guó)有二氧化碳生產(chǎn)企業(yè)100家左右,生產(chǎn)能力是每年200至250萬(wàn)噸,而一個(gè)幾十萬(wàn)千瓦的燃煤電廠,一年能捕獲二氧化碳100至200萬(wàn)噸,同目前中國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的二氧化碳的總量是差不多的。黃斌說(shuō),“目前人類對(duì)二氧化碳的消費(fèi)量是非常有限的,因此人類面臨的一個(gè)問題是,由于過度地使用化石原料造成了二氧化碳過多,而人類無(wú)法消費(fèi)多出的龐大的那部分,所以造成了一系列氣候和生態(tài)問題?!?/p>
徹底做法是把多余二氧化碳封存
如何處置多出來(lái)的二氧化碳,一個(gè)“異想天開”的解決方案出臺(tái)了:把人類排放的二氧化碳?xì)怏w捕捉并集中起來(lái),深埋于海底或地下,徹底解決因溫室氣體而引發(fā)的全球氣候變暖威脅。
“地質(zhì)封存、深海封存將成為被捕獲后的二氧化碳主要去向?!秉S斌博士說(shuō),二氧化碳被捕獲后,必須對(duì)其進(jìn)行安全、長(zhǎng)期地封存,才能最終完成控制二氧化碳進(jìn)入大氣的工作。地質(zhì)封存被普遍認(rèn)為是未來(lái)主流的封存方式,其原理是將捕獲到的二氧化碳用管道輸送到地下深處長(zhǎng)期或永久性“填埋”在地質(zhì)中。
深海封存是指把二氧化碳注入深海中以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ),大部分二氧化碳在深海中將與大氣隔離若干世紀(jì),目前深海封存在全世界還未被真正采用,也未開展試點(diǎn)示范,仍處于研究階段。
二氧化碳封存面臨的科學(xué)疑問是,將巨量的二氧化碳儲(chǔ)存到地下或深海,是否有可能逃逸出去?對(duì)此黃斌解釋說(shuō),令人樂觀的是二氧化碳并不需要被永久封存,封存的時(shí)間只要保證自然界中碳循環(huán)將大氣中的二氧化碳降到工業(yè)化之前的水平即可,“只要二氧化碳的封存可以在幾千年內(nèi)防止嚴(yán)重泄漏,屆時(shí)碳循環(huán)就可以解決這個(gè)問題,從目前來(lái)看,人類的科技發(fā)展應(yīng)該可以做到。”
碳捕集和封存技術(shù)將力挽狂瀾
中國(guó)科學(xué)院院士、中科院地學(xué)部原主任孫樞指出,碳捕集和封存是一種實(shí)現(xiàn)全球溫室氣體低排放的關(guān)鍵技術(shù)?!皽p排”除了節(jié)約能源、利用清潔能源和清潔燃燒技術(shù)外,重要的途徑是二氧化碳的捕集和埋存。隨著工業(yè)化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,燃燒化石燃料所導(dǎo)致的空氣污染和溫室效應(yīng),已嚴(yán)重地威脅著人類賴以生存的地球環(huán)境,全球氣候變暖是各國(guó)可持續(xù)發(fā)展面臨的共同挑戰(zhàn),解決方法是尋求成本低且有效的方案來(lái)減少二氧化碳的排放。
孫樞院士認(rèn)為,目前二氧化碳的工業(yè)分離、管道運(yùn)輸、地質(zhì)封存和工業(yè)利用等方面已經(jīng)形成成熟的市場(chǎng),這使二氧化碳捕集與封存技術(shù)有可能力挽狂瀾,成為減少溫室氣體排放的有效措施。
北半球永凍土儲(chǔ)有1.5萬(wàn)億噸碳
一個(gè)國(guó)際研究小組日前公布研究報(bào)告稱,北半球永凍土層中冷凍碳的儲(chǔ)量可能超過1.5萬(wàn)億噸,是此前估計(jì)的兩倍左右。
研究人員表示,這些冷凍碳主要分布在北極以及加拿大、哈薩克斯坦、蒙古國(guó)、俄羅斯、美國(guó)、格陵蘭等國(guó)家和地區(qū),儲(chǔ)量約為目前大氣中碳含量的兩倍。一旦氣溫升高導(dǎo)致永凍土層開始融化,大氣中兩種溫室氣體――二氧化碳和甲烷的含量將急劇增多,從而進(jìn)一步加速全球變暖。
研究人員預(yù)計(jì),這些永凍土層中的碳在本世紀(jì)全球氣候變化過程中將產(chǎn)生重要作用。
【關(guān)鍵詞】教室;凈化;過濾;空氣
0 引言
1)研究問題由來(lái)
冬季門窗緊閉的環(huán)境下教室內(nèi)二氧化碳的含量是多少呢?可能沒有多少人特意關(guān)注這個(gè)問題,或者因?yàn)楦鞣N原因不能深入的研究這個(gè)問題,筆者為了研究這個(gè)問題,并得到有效的解決方案,在網(wǎng)上查閱了有關(guān)教室空氣如何通風(fēng)換氣的一些知識(shí),繼而產(chǎn)生了一個(gè)利用二氧化碳傳感器,解決空氣凈化的想法。在老師的幫助與指導(dǎo)下,采用設(shè)定上限值、下限值和室內(nèi)溫度等方法,在幾個(gè)不同的房間內(nèi),分別放入二氧化碳傳感器實(shí)測(cè)的濃度的液晶屏,同時(shí)觀察與測(cè)定二氧化碳傳感器的效果設(shè)定上下限的值,開展了室內(nèi)空氣凈化的試驗(yàn)研究。
2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊饬x
通過筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn):采訪對(duì)象中超過50%的人每天早上的開窗通風(fēng)時(shí)間都到不了15分鐘。雖然大多數(shù)人對(duì)所處的室內(nèi)空氣質(zhì)量存在著不同程度的不滿,但是對(duì)于室內(nèi)通風(fēng)換氣重要性的重視度并沒有因此而提高。
二氧化碳與人體健康:
二氧化碳是人體代謝的產(chǎn)物,它本身并不具有毒性,人每天要呼出大約1kg的二氧化碳。大氣中二氧化碳的正常含量值約為0.03~0.04%,超過0.1%即為輕微污染。二氧化碳含量超過正常含量值的空氣被人體吸入后,二氧化碳在體內(nèi)滯留使人體血液中二氧化碳含量超過一定濃度,就會(huì)造成人體呼吸性酸中毒,中樞麻醉窒息等一系列不良反應(yīng)。
當(dāng)二氧化碳濃度為1000000ppm時(shí),可引起人的意識(shí)模糊,接觸者如不移至正??諝庵谢蚪o氧復(fù)蘇,將因缺氧而致死亡。二氧化碳達(dá)到窒息濃度時(shí),人不可能有所警覺,往往尚未逃走就已中毒或昏迷。
低濃度的二氧化碳可使呼吸中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生興奮,使呼吸加深加快,長(zhǎng)時(shí)間處于低濃度二氧化碳環(huán)境中,則會(huì)造成人體二氧化碳中毒,主要表現(xiàn)為頭暈頭痛、耳鳴心悸、胸悶嗜睡、視力模糊、注意力不集中、記憶力減退等。
高濃度的二氧化碳對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有抑制和麻痹作用,突然進(jìn)入高濃度二氧化碳環(huán)境中也會(huì)引起人體二氧化碳中毒,主要表現(xiàn)為腦缺氧癥狀,可引起反射性呼吸驟停而突發(fā)死亡。在正常情況下,人體呼出的氣體中二氧化碳含量約為4.2%,血液二氧化碳的分壓高于肺泡中二氧化碳的分壓,因此,血液中的二氧化碳能彌散于肺泡。但是,如果環(huán)境中的二氧化碳濃度增加,則肺泡內(nèi)的濃度也增加,PH發(fā)生變化,由此刺激呼吸中樞,最終導(dǎo)致呼吸中樞麻痹,使機(jī)體發(fā)生缺氧窒息。
因此,室內(nèi)空氣質(zhì)量需引起足夠重視!在人群密集的室內(nèi),應(yīng)注意通風(fēng)換氣。人一生中一半以上的時(shí)間是在室內(nèi)度過的;尤其現(xiàn)代社會(huì)條件下一天中的絕大部分時(shí)間實(shí)在室內(nèi)度過的,因此,室內(nèi)空氣質(zhì)量也成為決定人體健康的重要因素之一。研究表明,甚至室內(nèi)空氣質(zhì)量問題反而更加嚴(yán)重,改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的重要性和迫切性可見一斑。一個(gè)人每天需要補(bǔ)充1公斤食品、2公斤飲水,而所需空氣則高達(dá)10公斤,室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞直接決定著人的身體健康指數(shù)、感受舒適度以及工作學(xué)習(xí)效率。在封閉的室內(nèi)環(huán)境中氧氣的含量是有限的,而通過人的呼吸會(huì)逐漸消耗掉空氣中的氧氣并將之轉(zhuǎn)化成二氧化碳,導(dǎo)致空氣中二氧化碳含量上升,而氧氣含量越見稀少,從而引起人呼吸不暢,睡眠質(zhì)量下降等現(xiàn)象。所以科學(xué)的通風(fēng)是非常重要且必要的。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家,通風(fēng)指數(shù)一直是家居舒適度的重要參數(shù)指標(biāo),甚至一些發(fā)達(dá)國(guó)家已把住宅通風(fēng)作為強(qiáng)制執(zhí)行的條款。
3)實(shí)驗(yàn)資料和原理
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的提高,人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也隨之提高,如何科學(xué)的進(jìn)行室內(nèi)通風(fēng)換氣已經(jīng)受到越來(lái)越多的關(guān)注。長(zhǎng)時(shí)間處于密閉空調(diào)環(huán)境下的人常常會(huì)感到胸悶、氣短,但在一些安裝中央空調(diào)的房間內(nèi)人們往往會(huì)覺得舒服很多,這是因?yàn)檫@些中央空調(diào)配置了“換氣”裝置,一則,可以將室內(nèi)“被污染”的空氣排出室外;二則,可以將室外的新鮮空氣“吸”進(jìn)室內(nèi),這樣就起到了給密閉房間通風(fēng)換氣的作用,這就是我們所說(shuō)的“換氣系統(tǒng)”。因?yàn)椤皳Q氣系統(tǒng)”的進(jìn)風(fēng)口裝有過濾裝置,可以有效避免因?yàn)橥ㄟ^開窗通風(fēng)換氣而流進(jìn)室內(nèi)的煙塵、有害氣體等污染物,所以被稱作健康的室內(nèi)通風(fēng)換氣方式。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,在普通城鎮(zhèn)的室外大氣的負(fù)離子含量為400~500個(gè)/m3,但在密閉房間中的負(fù)離子含量?jī)H有40~50個(gè)/m3。當(dāng)教室內(nèi)二氧化碳含量不超過1500PPM,在適宜的溫度下合理通風(fēng),將室外的新鮮空氣引入室內(nèi),并借助通風(fēng)設(shè)備在房間健康呼吸。
1 材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)材料
(1)C02傳感器;(2)控制系統(tǒng)(含開關(guān));(3)液晶顯示器;(4)電線;(5)電路板;(6)電焊條;(7)溫度計(jì);(8)記號(hào)筆和記錄本。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理
根據(jù)預(yù)備實(shí)驗(yàn)初步了解,在教室內(nèi)放入通風(fēng)換氣系統(tǒng)。是通過二氧化碳濃度傳感器,安裝在換氣系統(tǒng)上面,什么是二氧化碳濃度傳感器呢?二氧化碳傳感器是有機(jī)電設(shè)備監(jiān)控(BAS)智能化工程能進(jìn)行信號(hào)的采集,利用采集回來(lái)的信號(hào),來(lái)自動(dòng)化的調(diào)節(jié)空調(diào)的風(fēng)量,啟停狀態(tài)的。
1.2.2 換氣方式的分類
從廣義上來(lái)劃分,換氣主要有自然式換氣和機(jī)械式換氣兩種方式。通過門、窗的自然開啟來(lái)進(jìn)行室內(nèi)外通風(fēng)換氣的方式稱為自然式換氣(圖1)。在衛(wèi)生間或水房、廚房等場(chǎng)所安裝換氣扇使空氣流通的換氣方式稱為機(jī)械式換氣,機(jī)械式換氣更有效。
根據(jù)建筑物標(biāo)準(zhǔn)法的內(nèi)容得出結(jié)論為:必須采取機(jī)械換氣方式針對(duì)化學(xué)物質(zhì)的發(fā)散進(jìn)行換氣。機(jī)械式換氣分為:通過機(jī)械同時(shí)進(jìn)行吸氣和排氣;強(qiáng)制吸氣、自然排氣;強(qiáng)制排氣、自然吸氣方式三種方式。
1)通過機(jī)械同時(shí)進(jìn)行吸氣和排氣是通過吸氣以及排氣的兩側(cè),或者其中一側(cè)使用機(jī)械(送風(fēng)機(jī))強(qiáng)制進(jìn)行換氣的方法(如圖2所示),可以自由平衡室內(nèi)空氣及二氧化碳含量,這種方式多應(yīng)用于辦公大樓或大型商場(chǎng)等場(chǎng)所。而空氣交換器+換氣扇,全熱交換器,帶直膨線圈的外部調(diào)節(jié)機(jī)等設(shè)備可以有效節(jié)約能源,更更符合現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的要求。
2)強(qiáng)制吸氣、自然排氣是指只用機(jī)械吸氣而通過門、窗的自然開啟來(lái)排氣的方式(如圖3所示)可以保持室內(nèi)空氣處于正壓狀態(tài)并保持室內(nèi)空氣壓力的正常并可以防止灰塵及被污染的空氣進(jìn)入室內(nèi),可以保持室內(nèi)空氣的清潔,這種方式多用于對(duì)空氣清潔度要求較高的房間比如醫(yī)院手術(shù)室等。
3)強(qiáng)制排氣、自然吸氣是指通過門窗等自然開啟來(lái)是室外空氣流通到室內(nèi),并強(qiáng)制使用換氣扇等工具進(jìn)行排氣的方式(如圖4所示),這種方式下室內(nèi)空氣處于負(fù)壓狀態(tài)中。這種方式也是目前被廣泛應(yīng)用的一種換氣方式,如家庭、學(xué)校、小型辦公室和店鋪等眾多場(chǎng)所都普遍應(yīng)用。
1.2.3 換氣量的計(jì)算方法
建筑物施工相關(guān)法規(guī)和暖通空調(diào)規(guī)范中明確規(guī)定了建筑物內(nèi)對(duì)人體呼出的二氧化碳進(jìn)行有效換氣以及對(duì)有毒化學(xué)物質(zhì)所散發(fā)出的有害氣體進(jìn)行換氣的標(biāo)準(zhǔn)及換氣量。二氧化碳的換氣方式根據(jù)建筑物的構(gòu)造不同而采用的換氣方式不同。如住宅、小型商鋪和學(xué)校等有能開啟的門窗的建筑物多采用自然換氣的方式。有毒化學(xué)物質(zhì)散發(fā)的有害氣體的換氣方式不會(huì)因?yàn)榻ㄖ锏臉?gòu)造不同而產(chǎn)生變化,多采取強(qiáng)制安裝符合要求的機(jī)械換氣設(shè)備來(lái)達(dá)到不同的換氣次數(shù)的方式以保證有效的對(duì)室內(nèi)污染空氣進(jìn)行換氣。換氣量的計(jì)算方法分為按換氣次數(shù)計(jì)算和按人均換氣量計(jì)算兩種。
1)換氣次數(shù)的計(jì)算
房間內(nèi)空氣每小時(shí)之內(nèi)的換氣的次數(shù)成為換氣次數(shù),例如換氣次數(shù)0.5次每小時(shí)是指一小時(shí)內(nèi)這一房間進(jìn)行半次即每2小時(shí)進(jìn)行1次的空氣交換。換氣次數(shù)的計(jì)算方法:換氣量除以房間面積等于換氣次數(shù),若吸氣量與排氣量不同時(shí)則取其中較大的數(shù)值做為換氣量(如圖5所示)。
2)人均換氣量的計(jì)算
建筑物標(biāo)準(zhǔn)法中明確規(guī)定人均換氣量為20到30立方米每小時(shí)為正常換氣量(因人的運(yùn)動(dòng)量而發(fā)生變化),因此,人均換氣量作為計(jì)算室內(nèi)換氣量的基本依據(jù)。在此我們探尋一下人均換氣量確定的理論根據(jù)。
人均換氣量(人均必要換氣量已室內(nèi)的二氧化碳為基準(zhǔn))是所處室內(nèi)二氧化碳的容許濃度減去室外空氣的二氧化碳濃度除人均的二氧化碳發(fā)生量所得出的值。
3)換氣量的計(jì)算公式
通常情況下房間的換氣量都是以人為對(duì)象來(lái)進(jìn)行計(jì)算的,因此室內(nèi)換氣量是由房間內(nèi)人均換氣量和房間內(nèi)人數(shù)來(lái)決定的。
方法1:按人均占有室內(nèi)面積N(m2)計(jì)算換氣量。
V(m3/h)=20(m3/h?人)×■
公式中的A代表室內(nèi)地板的面積(m2)。
方法2:按室內(nèi)人均換氣量和室內(nèi)收容人員數(shù)量計(jì)算換氣量。
室內(nèi)人均換氣量乘以室內(nèi)人數(shù)(室內(nèi)地板面積除以室內(nèi)人均占有面積)所得出的結(jié)果為室內(nèi)換氣量。參考方法一中的計(jì)算公式和建筑福標(biāo)準(zhǔn)法中的室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)換氣量(20~30m3/h?人)可以發(fā)現(xiàn)此數(shù)值對(duì)室內(nèi)換氣來(lái)說(shuō)是越大越好的,但同時(shí)也會(huì)增加空調(diào)的負(fù)荷,由此可見,室內(nèi)換氣量已使用建筑物標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)定的數(shù)值為最佳(如表1所示)。
方法3:按房間的必要換氣次數(shù)n(次/h)計(jì)算換氣量。
按房間的必要換氣次數(shù)n(次/h)計(jì)算換氣量應(yīng)注意以下兩點(diǎn):
(1)一般起居室應(yīng)確保室內(nèi)換氣次數(shù)在每小時(shí)0.3次以上,有化學(xué)物質(zhì)散發(fā)的房間室內(nèi)換氣次數(shù)應(yīng)確保在每小時(shí)0.5次以上;
(2)符合2010年《全國(guó)中小學(xué)校室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的學(xué)校空氣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。
教室換氣次數(shù)測(cè)定方法如表2所示:
1.3 通風(fēng)換氣系統(tǒng)
由抽風(fēng)機(jī)、二氧化碳傳感器和配套監(jiān)控軟件等組成的室內(nèi)空氣轉(zhuǎn)換系統(tǒng)稱為通風(fēng)換氣系統(tǒng)。其作用原理是通過二氧化碳傳感器和配套監(jiān)控軟件監(jiān)測(cè)室內(nèi)的二氧化碳濃度,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,根據(jù)軟件預(yù)設(shè)值,當(dāng)室內(nèi)二氧化碳濃度高于軟件上限值時(shí)將自動(dòng)開啟抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行換氣,通過補(bǔ)充室外空氣降低室內(nèi)二氧化碳的濃度。
【參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞:制鹽企業(yè);二氧化碳;排放核算
1前言
2017年,我國(guó)將啟動(dòng)全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)。建立碳排放權(quán)交易市場(chǎng),實(shí)施碳排放權(quán)交易制度,是我國(guó)積極應(yīng)對(duì)全球氣候變化,全面推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重大舉措。實(shí)施重點(diǎn)單位溫室氣體二氧化碳排放核算工作,全面摸清掌握溫室氣體排放情況是建立碳排放權(quán)交易市場(chǎng)的關(guān)鍵。制鹽(井礦鹽)企業(yè)生產(chǎn)過程中需要大量的熱能蒸發(fā)鹵水中的水分,具有能源消耗高和碳排放量大的特點(diǎn);制鹽(井礦鹽)企業(yè)開展溫室氣體二氧化碳排放核算,積極參與全國(guó)碳排放權(quán)交易,是企業(yè)推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和創(chuàng)新綠色發(fā)展模式的有益嘗試,也是企業(yè)全面推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)切實(shí)履行社會(huì)責(zé)任的必然要求。
2二氧化碳排放核算邊界確定
企業(yè)開展二氧化碳排放核算首先應(yīng)確定排放核算邊界,即與核算主體單位(企業(yè))的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)相關(guān)的所有二氧化碳排放的范圍。排放核算邊界通常為處于核算主體單位(企業(yè))運(yùn)營(yíng)控制權(quán)之下的所有生產(chǎn)場(chǎng)所和生產(chǎn)設(shè)施,包括主要生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)。根據(jù)生產(chǎn)工藝特點(diǎn),制鹽(井礦鹽)企業(yè)主要生產(chǎn)系統(tǒng)包括鹵水開采與凈化、加熱蒸發(fā)與脫水干燥、成品包裝等,輔助生產(chǎn)系統(tǒng)包括供熱、供電、供水、化驗(yàn)、機(jī)修、儀表、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)?,附屬生產(chǎn)系統(tǒng)包括生產(chǎn)指揮管理系統(tǒng)(廠部機(jī)關(guān))以及廠區(qū)內(nèi)為生產(chǎn)服務(wù)的部門和單位(如職工食堂、車間浴室、通勤車輛、安保機(jī)構(gòu)等)。
3二氧化碳排放源識(shí)別
核算邊界確定后,核算主體(企業(yè))應(yīng)在核算邊界范圍內(nèi)根據(jù)實(shí)際從事的產(chǎn)業(yè)活動(dòng)、生產(chǎn)工藝流程和設(shè)施類型對(duì)二氧化碳排放源進(jìn)行識(shí)別。工業(yè)企業(yè)二氧化碳排放源通常包括化石燃料燃燒排放、生產(chǎn)工藝過程排放、凈購(gòu)入電力和熱力隱含的排放等三大環(huán)節(jié)。企業(yè)二氧化碳排放總量等于化石燃料燃燒排放量、生產(chǎn)工藝過程排放量、凈購(gòu)入電力和熱力隱含的排放量之和?;剂先紵欧攀侵富剂弦阅茉蠢脼槟康?,在各種類型的固定或移動(dòng)燃燒設(shè)備中氧化燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳排放。制鹽(井礦鹽)企業(yè)涉及化石燃料燃燒排放二氧化碳的裝置或設(shè)備主要有工業(yè)鍋爐、運(yùn)輸汽車、推土機(jī)、倉(cāng)儲(chǔ)叉車等,使用的化石燃料主要有煤炭、汽油、柴油、天然氣等。生產(chǎn)工藝過程排放是指在生產(chǎn)工藝過程中除燃料燃燒之外的物理或化學(xué)變化造成的二氧化碳排放,包括以化石燃料和其它碳?xì)浠衔镉米髟牧袭a(chǎn)生的二氧化碳排放以及碳酸鹽使用過程(如石灰石、白云石等用作原材料、助熔劑或脫硫劑等)分解產(chǎn)生的二氧化碳排放。以石灰石用作脫硫劑的鍋爐煙氣脫硫工藝是制鹽(井礦鹽)企業(yè)生產(chǎn)工藝過程主要排放源。凈購(gòu)入電力和熱力隱含的排放是指核算主體(企業(yè))消費(fèi)的凈購(gòu)入電力和熱力(蒸汽、熱水)所對(duì)應(yīng)的電力和熱力生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的二氧化碳排放,該部分排放實(shí)際發(fā)生在生產(chǎn)這些電力和熱力的企業(yè),但是由核算主體(企業(yè))的消費(fèi)活動(dòng)所引發(fā),故應(yīng)計(jì)入核算主體(企業(yè))的排放總量中。為充分(梯級(jí))利用能量、提高能源利用效率,制鹽(井礦鹽)企業(yè)通常配置建設(shè)了熱電聯(lián)產(chǎn)自備電站,在企業(yè)消費(fèi)的總購(gòu)入電力電量中應(yīng)減除企業(yè)自備電站發(fā)電產(chǎn)生的輸出(外供)電力電量,從而確定核算隱含二氧化碳排放的凈購(gòu)入電力電量。
4二氧化碳排放量核算
4.1核算方法選擇。工業(yè)企業(yè)二氧化碳排放量核算方法有排放因子法、物料平衡法和實(shí)測(cè)法等。排放因子法是按照二氧化碳排放源活動(dòng)水平數(shù)據(jù)與排放因子的乘積計(jì)算二氧化碳排放量;物料平衡法是根據(jù)質(zhì)量守恒定律,用輸入物料中的含碳量減去輸出物料中的含碳量進(jìn)行平衡計(jì)算二氧化碳排放量;實(shí)測(cè)法是通過安裝監(jiān)測(cè)儀器、設(shè)備,并采用相關(guān)技術(shù)方法測(cè)量排放源排放到大氣中的二氧化碳排放量。在二氧化碳排放核算實(shí)踐中,應(yīng)根據(jù)排放源的可識(shí)別程度、相關(guān)數(shù)據(jù)的可獲得情況及核算結(jié)果的準(zhǔn)確度要求等因素,對(duì)不同排放源分別選用相應(yīng)的核算方法。其中化石燃料燃燒排放源通常采用排放因子法計(jì)算二氧化碳排放量;生產(chǎn)工藝過程排放源中以化石燃料和其它碳?xì)浠衔镉米髟牧袭a(chǎn)生的二氧化碳排放通常采用物料平衡法計(jì)算排放量,碳酸鹽使用過程產(chǎn)生的二氧化碳排放通常采用排放因子法計(jì)算排放量;凈購(gòu)入電力和熱力隱含的排放源通常采用排放因子法計(jì)算二氧化碳排放量。4.2燃料燃燒排放。制鹽(井礦鹽)企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)燃燒設(shè)備使用的化石燃料有煤炭、汽油、柴油、天然氣等,按照燃料種類分別計(jì)算其燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放量,然后進(jìn)行加總即為企業(yè)燃料燃燒排放源產(chǎn)生的二氧化碳排放量。根據(jù)排放因子法,每種燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放量等于其活動(dòng)水平數(shù)據(jù)與排放因子的乘積,活動(dòng)水平數(shù)據(jù)為燃料燃燒量,排放因子包括燃料含碳量、碳氧化率和二氧化碳與碳的分子量轉(zhuǎn)化系數(shù)(44/22)。用排放因子法核算二氧化碳排放量,相關(guān)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)和排放因子的選擇與獲取是關(guān)鍵,企業(yè)應(yīng)優(yōu)先選用直接計(jì)量實(shí)測(cè)獲得的原始數(shù)據(jù)作為活動(dòng)水平數(shù)據(jù)和排放因子?;剂先紵繎?yīng)根據(jù)企業(yè)能源消費(fèi)原始記錄臺(tái)賬或統(tǒng)計(jì)報(bào)表確定,等于從外界流入核算邊界范圍內(nèi)(核算單元)且明確送往各類燃燒設(shè)備作為燃料燃燒的化石燃料部分,不包括生產(chǎn)過程產(chǎn)生的副產(chǎn)品或可燃廢氣被回收并被本核算單元作為燃料燃燒的部分?;剂虾剂康臏y(cè)定應(yīng)根據(jù)燃料種類遵循相關(guān)國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),其中對(duì)煤炭應(yīng)在每批次燃料入廠時(shí)或每月至少進(jìn)行一次檢測(cè),并根據(jù)燃料入廠量或月消費(fèi)量加權(quán)平均作為該煤種的含碳量;沒有條件實(shí)測(cè)燃料含碳量,但可檢測(cè)燃料低位發(fā)熱量的可按其低位發(fā)熱量與單位熱值含碳量的乘積估算燃料含碳量;化石燃料的低位發(fā)熱量與單位熱值含碳量也可選取相應(yīng)行業(yè)缺省值?;剂咸佳趸释ǔ_x取相應(yīng)行業(yè)缺省值。4.3生產(chǎn)工藝過程排放。制鹽(井礦鹽)企業(yè)生產(chǎn)工藝過程主要是對(duì)原料鹵水進(jìn)行加熱蒸發(fā)使其濃縮結(jié)晶,進(jìn)而脫水干燥及成品包裝等,沒有以化石燃料和其它碳?xì)浠衔镉米髟牧系墓に囘^程。輔助生產(chǎn)系統(tǒng)中碳酸鹽使用過程(主要為以石灰石用作脫硫劑的鍋爐煙氣脫硫工藝)產(chǎn)生的二氧化碳排放是制鹽(井礦鹽)企業(yè)生產(chǎn)工藝過程的主要排放源。碳酸鹽使用過程產(chǎn)生的二氧化碳排放通常采用排放因子法計(jì)算排放量,活動(dòng)水平數(shù)據(jù)為碳酸鹽(石灰石)消費(fèi)量,排放因子包括碳酸鹽(石灰石)的二氧化碳排放系數(shù)和碳酸鹽(石灰石)以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的純度。碳酸鹽(石灰石)消費(fèi)量應(yīng)根據(jù)企業(yè)臺(tái)賬或統(tǒng)計(jì)報(bào)表來(lái)確定;排放因子可委托有資質(zhì)的專業(yè)機(jī)構(gòu)定期檢測(cè)計(jì)算,無(wú)條件實(shí)測(cè)的可采用供應(yīng)商提供的商品性狀數(shù)據(jù)或參考相應(yīng)行業(yè)缺省值。4.4凈購(gòu)入電力和熱力隱含的排放。企業(yè)凈購(gòu)入電力和熱力隱含的二氧化碳排放量分別采用排放因子法計(jì)算并進(jìn)行加總而得?;顒?dòng)水平數(shù)據(jù)為企業(yè)凈購(gòu)入的電力或熱力消費(fèi)量,排放因子為區(qū)域電網(wǎng)年平均供電二氧化碳排放系數(shù)或熱力供應(yīng)二氧化碳排放系數(shù)。企業(yè)凈購(gòu)入的電力消費(fèi)量以企業(yè)和電網(wǎng)公司結(jié)算的電表讀數(shù)或企業(yè)能源消費(fèi)臺(tái)賬或統(tǒng)計(jì)報(bào)表為依據(jù);企業(yè)凈購(gòu)入的熱力消費(fèi)量以熱力購(gòu)售結(jié)算憑證或企業(yè)能源消費(fèi)臺(tái)賬或統(tǒng)計(jì)報(bào)表為依據(jù)。區(qū)域電網(wǎng)年平均供電二氧化碳排放系數(shù)應(yīng)根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)地所屬電網(wǎng)選取主管部門最新的數(shù)據(jù);熱力供應(yīng)二氧化碳排放系數(shù)應(yīng)選取主管部門最新的官方數(shù)據(jù),若無(wú)官方數(shù)據(jù)則選取行業(yè)推薦值0.11噸tCO2/GJ。
5注意事項(xiàng)
5.1鹵水凈化鹵水凈化是制鹽(井礦鹽)企業(yè)重要原料生產(chǎn)工序,其中對(duì)使用石灰———二氧化碳法或燒堿———二氧化碳法實(shí)施鹵水凈化(屬碳化工藝)的應(yīng)當(dāng)對(duì)二氧化碳排放進(jìn)行相應(yīng)核算。由于鹵水凈化屬碳化工藝,消耗的二氧化碳最終被吸收生成碳酸鹽而未排放到大氣中。若鹵水凈化中消耗的二氧化碳是核算主體(企業(yè))燃料燃燒或生產(chǎn)工藝過程產(chǎn)生但又被回收利用的,則其消耗量應(yīng)從企業(yè)的二氧化碳排放總量中扣除。若鹵水凈化中消耗的二氧化碳是企業(yè)直接外購(gòu)的二氧化碳產(chǎn)品,其消耗量也不應(yīng)計(jì)入企業(yè)的二氧化碳排放總量。5.2自備熱電站制鹽(井礦鹽)企業(yè)通常都配套建設(shè)有熱電聯(lián)產(chǎn)自備電站,自備電站所發(fā)電量外銷上網(wǎng),企業(yè)所需生產(chǎn)用電再?gòu)木W(wǎng)上購(gòu)入。由于自備電站所發(fā)的電力在其生產(chǎn)過程中通過化石燃料燃燒已將對(duì)應(yīng)的二氧化碳核算在企業(yè)排放總量中,故該部分電力外銷上網(wǎng)后應(yīng)從企業(yè)消費(fèi)的總購(gòu)入電力電量中減除(形成凈購(gòu)入電力電量),以對(duì)沖相應(yīng)的二氧化碳排放量。存在蒸汽、熱水等熱力輸出(外供)的制鹽(井礦鹽)企業(yè),應(yīng)從從企業(yè)二氧化碳排放總量中扣除輸出熱力對(duì)應(yīng)的二氧化碳排放量。5.3鹽化工(氯堿)生產(chǎn)為延伸產(chǎn)業(yè)鏈,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),近年來(lái)大型制鹽企業(yè)皆投資建設(shè)了氯堿化工裝置,實(shí)施鹽化協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略。鹽化工企業(yè)電石法聚氯乙稀的生產(chǎn)工藝過程存在以含碳產(chǎn)品電石用作原材料產(chǎn)生的二氧化碳排放,對(duì)該生產(chǎn)工藝過程應(yīng)采用物料平衡法加以核算二氧化碳排放量,以全面反映企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)二氧化碳排放情況。
6結(jié)束語(yǔ)
低碳發(fā)展、綠色發(fā)展是企業(yè)必須面對(duì)的時(shí)代課題,也是企業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要途徑。制鹽(井礦鹽)企業(yè)應(yīng)當(dāng)深入開展溫室氣體二氧化碳排放核算工作,積極參與碳排放市場(chǎng)交易,切實(shí)降低二氧化碳排放,勇于擔(dān)當(dāng)節(jié)能減排社會(huì)責(zé)任,為建設(shè)人類共同的美好家園作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。
作者:李奇先 單位:云南省鹽業(yè)有限公司
一、復(fù)習(xí)引入,自然過渡
首先以已有的氧氣實(shí)驗(yàn)室制法為基礎(chǔ),加上巧妙的提問,很自然地引入新課。這樣的設(shè)計(jì)有利于提高學(xué)生的知識(shí)遷移能力、分析、比較等多種能力,充分體驗(yàn)探究的過程,感受探究的樂趣。
1.復(fù)習(xí)舊知,完成表格
完成氧氣實(shí)驗(yàn)室制法復(fù)習(xí)表格主要從反應(yīng)原理、反應(yīng)物狀態(tài)、反應(yīng)條件、氣體的密度、氣體的溶解性以及發(fā)生裝置和收集裝置的選擇為主要內(nèi)容,并提供要選擇的有關(guān)裝置圖(為了增加新課的教學(xué)時(shí)間,該教學(xué)環(huán)節(jié)可以安排課前預(yù)習(xí))。
2.歸納總結(jié),轉(zhuǎn)入新授
通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取氣體的復(fù)習(xí),你獲得了哪些認(rèn)識(shí)?
(1)①如果反應(yīng)物的狀態(tài)是 ,反應(yīng)條件 ,選用發(fā)生裝置(填序號(hào),同上) ;具體儀器: 。
②如果反應(yīng)物的狀態(tài)是 ,反應(yīng)條件 ,選用發(fā)生裝置(填序號(hào),同上) ;具體儀器: 。
所以,選擇發(fā)生裝置的選擇依據(jù): 。
(2)收集裝置的選擇依據(jù):主要是氣體的物理性質(zhì)等,包括氣體的密度和溶解性。
①排水法:適用于收集 ;②向上排空氣法:適用于收集 ;③向下排空氣法:適用于收集 。
通過對(duì)上述問題的分析,學(xué)生很自然地就得出設(shè)計(jì)氣體制取裝置的一般思路,即根據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)的條件來(lái)選擇發(fā)生裝置,根據(jù)生成氣體的密度和溶解性來(lái)選擇收集裝置。
二、實(shí)驗(yàn)探究,收效顯著
1.實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的理想原料的探究
在“二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法”實(shí)驗(yàn)中,教師不是直接告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)室制備二氧化碳的理想原料是大理石和稀鹽酸,而是給出①Na2CO3粉末和稀HCl;②石灰石和稀鹽酸;③石灰石和稀硫酸幾組藥品,讓學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn),完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(要求填寫實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象),并且引導(dǎo)學(xué)生從已有知識(shí)和新的信息中多方向、多角度思考問題,從能否產(chǎn)生二氧化碳和反應(yīng)的快慢兩方面作比較,找出理想的原料。學(xué)生通過積極的討論,歸納,從而得出結(jié)論:制備二氧化碳的藥品宜用大理石和稀鹽酸。
這樣的設(shè)計(jì)讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)參與探究,不僅能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力,而且能培養(yǎng)學(xué)生仔細(xì)觀察的習(xí)慣,看到的現(xiàn)象也更加清晰,有利于學(xué)生加深印象,增強(qiáng)記憶,提高識(shí)記的效果。
2.實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳裝置的探究
二氧化碳制取裝置設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí),可以采用教師引導(dǎo)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、教師演示、媒體輔助等多種教學(xué)手段有機(jī)整合。具體流程如下:
(1)自主設(shè)計(jì)裝置:利用實(shí)驗(yàn)桌上提供的某些儀器,根據(jù)二氧化碳制取的反應(yīng)原理以及二氧化碳的性質(zhì),小組合作設(shè)計(jì)一套合理的制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)裝置并進(jìn)行組裝。比一比哪一組學(xué)生設(shè)計(jì)的裝置既多又快又好,這樣的設(shè)計(jì)有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題以及動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的能力。
(2)小組作品展示:學(xué)生代表到前面介紹裝置的設(shè)計(jì)意圖及使用方法,展示過程中盡可能將不一樣的裝置全部展示到前面。這樣的設(shè)計(jì)創(chuàng)設(shè)了真實(shí)的問題情境,有利于鼓勵(lì)小組合作探究,激勵(lì)學(xué)生進(jìn)行不斷創(chuàng)新的熱情。通過表達(dá)交流,提高了學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)能力和比較歸納能力。當(dāng)許多裝置展示在學(xué)生眼前時(shí),讓成功的學(xué)生體驗(yàn)到創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)的樂趣,使思維較慢的學(xué)生大開眼界,并激起思維的火花,提高思維的發(fā)散性。
(3)比較歸納總結(jié):在交流展示的同時(shí)把學(xué)生設(shè)計(jì)的裝置進(jìn)行比較,找出不同裝置在設(shè)計(jì)上的異同之處,反思自己設(shè)計(jì)裝置的優(yōu)點(diǎn)和不足,并從中找出一套最佳的制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)裝置。教師采取設(shè)計(jì)裝置,再展示交流、評(píng)價(jià)改進(jìn)、補(bǔ)充完善的探究模式,有利于幫助學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,使學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的樂趣和成功的喜悅。并感受到只要根據(jù)氣體的反應(yīng)原理、制備氣體的多少以及氣體的性質(zhì),如,氣體的密度和溶解性,來(lái)選擇合適的反應(yīng)容器、添加液體的儀器,就能設(shè)計(jì)出多種多樣的氣體制取裝置,從中感受到實(shí)驗(yàn)裝置不是單一的,而是多種多樣的。
1992年,世界各國(guó)簽署了《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》,意在將大氣二氧化碳濃度穩(wěn)定在某一水平上以防止人類活動(dòng)嚴(yán)重干擾氣候系統(tǒng)。之后,數(shù)次全球范圍內(nèi)的氣候大會(huì),都顯示出國(guó)際社會(huì)對(duì)溫室氣體排放導(dǎo)致全球氣候變化的普遍認(rèn)同,氣候變化問題已超越地緣政治成為關(guān)系人類命運(yùn)的重要議題。
在節(jié)能減排刻不容緩的形勢(shì)下,為了達(dá)到“巴厘路線圖”的“三可”量化減排目標(biāo)(可測(cè)量、可報(bào)告、可核查)和相應(yīng)的計(jì)量方法,各國(guó)政府都迫切希望科學(xué)家們能拿出切實(shí)可行的測(cè)量方法和技術(shù),為全球碳循環(huán)的研究提供可信的數(shù)據(jù)支持。
為了在全球和區(qū)域尺度獲取碳循環(huán)研究所需的二氧化碳通量信息,星載二氧化碳探測(cè)技術(shù)成為“嗅碳”的首要突破點(diǎn),然而極大的技術(shù)難度使目前全球僅有兩顆衛(wèi)星在軌工作。一是日本于2009年成功發(fā)射了溫室氣體觀測(cè)衛(wèi)星“呼吸”號(hào),另一個(gè)是美國(guó)2014年發(fā)射的OCO-2衛(wèi)星。2015年12月22日,美國(guó)NASA公布了首張全球二氧化碳分布圖,其中中低緯度部分地區(qū)的大氣二氧化碳濃度突破了400ppm(即百萬(wàn)分之四百)。
探測(cè)大氣污染
2009年,家遙感中心組織專家組開始中國(guó)碳衛(wèi)星的前期戰(zhàn)略研究工作;2011年在863計(jì)劃的支持下“全球二氧化碳監(jiān)測(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星與應(yīng)用示范”重大項(xiàng)目(中國(guó)碳衛(wèi)星)正式立項(xiàng)。項(xiàng)目目標(biāo)是研制并發(fā)射一顆“以高光譜二氧化碳探測(cè)儀、多譜段云與氣溶膠探測(cè)儀為主要載荷的高空間分辨率和高光譜分辨率全球二氧化碳監(jiān)測(cè)科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星”,建立高光譜衛(wèi)星地面數(shù)據(jù)處理與驗(yàn)證系統(tǒng),形成對(duì)全球、中國(guó)及其它重點(diǎn)地區(qū)大氣二氧化碳濃度監(jiān)測(cè)能力,監(jiān)測(cè)精度達(dá)到1-4ppm。
碳衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)大氣溫室氣體探測(cè)是基于大氣吸收池原理,二氧化碳、氧氣等氣體在近紅外至短波紅外波段有較多的氣體吸收,形成特征大氣吸收光譜,對(duì)吸收光譜的強(qiáng)弱進(jìn)行嚴(yán)格定量測(cè)量,綜合氣壓、溫度等輔助信息并排除大氣懸浮微粒等干擾因素,應(yīng)用反演算法即可計(jì)算出衛(wèi)星在觀測(cè)路徑上二氧化碳的柱濃度。
通過對(duì)全球柱濃度的序列分析,并借助數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)的一系列模型,可推演出全球二氧化碳的通量變化(單位時(shí)間通過單位面積的二氧化碳總量),這正是碳循環(huán)研究的核心數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
要獲取高精度的大氣吸收光譜,就要依靠碳衛(wèi)星的主載荷――高光譜與高空間分辨率二氧化碳探測(cè)儀。探測(cè)儀采用大面積衍射光柵對(duì)吸收光譜進(jìn)行細(xì)分,能夠探測(cè)2.06?m、1.6?m、0.76?m三個(gè)大氣吸收光譜通道,最高分辨率達(dá)到0.04nm,如此高的分辨率在國(guó)內(nèi)光譜儀器的研制上尚屬首次。
科學(xué)家將這項(xiàng)操作類比檢查人的指紋,普通儀器只看得到紋理,而二氧化碳探測(cè)儀可以把指紋放大一百倍,精細(xì)的測(cè)量每條指紋的寬度和深度。
要實(shí)現(xiàn)這些核心指標(biāo)可不是一件容易的事情,科學(xué)家們既需要對(duì)觀測(cè)和定標(biāo)進(jìn)行巧妙的設(shè)計(jì),還需要能做出極高的衍射效率和面型精度大面積全息光柵。據(jù)中科院長(zhǎng)春光機(jī)所研究員鄭玉權(quán)介紹,為突破探測(cè)儀上的關(guān)鍵技術(shù),科研人員從最基礎(chǔ)的、制造全息光柵所需的高精度曝光系統(tǒng)研究出發(fā),一點(diǎn)點(diǎn)攻克技術(shù)難點(diǎn),最終在SiC基底上制造出高精度衍射光柵,并在航空較飛試驗(yàn)中進(jìn)行了驗(yàn)證。
二氧化碳探測(cè)儀與其他很多星載光學(xué)載荷不同,為了提高兩個(gè)紅外通道的信噪比、保證光譜探測(cè)精度,其在軌工作時(shí)要保持在-5℃的溫度水平。就是這一簡(jiǎn)單的條件變化,讓科研人員付出巨大的努力,在進(jìn)行所有的組件、整機(jī)裝調(diào)工作時(shí)都必須在-5℃條件下,于是,在載荷初樣、正樣研制最緊張的階段,研究人員連續(xù)數(shù)月在低溫室里工作,經(jīng)常是戶外30℃以上的高溫,而低溫室內(nèi)卻要穿著厚厚的羽絨服、凍著手堅(jiān)持裝調(diào)。
碳衛(wèi)星的定標(biāo)難題
碳衛(wèi)星重約620公斤,由三部分組成:模塊化衛(wèi)星平臺(tái)、高光譜與高空間分辨率二氧化碳探測(cè)儀、多譜段云與氣溶膠探測(cè)儀。
為滿足碳衛(wèi)星在5種觀測(cè)模式和十余種指向模式間自如切換的要求,這也是我國(guó)迄今為止觀測(cè)模式最復(fù)雜的民用衛(wèi)星,它通過多種觀測(cè)模式的組合,讓碳排放無(wú)處遁形。
當(dāng)然,碳衛(wèi)星還面臨著定標(biāo)難題。二氧化碳探測(cè)儀定標(biāo)系統(tǒng)負(fù)責(zé)人藺超介紹,定標(biāo)技術(shù)是光譜儀器最終實(shí)現(xiàn)精度的關(guān)鍵技術(shù),為保證最終的光譜數(shù)據(jù)的精準(zhǔn),必須在實(shí)驗(yàn)室和在軌工作時(shí)對(duì)儀器的光譜性能和輻射性能進(jìn)行精準(zhǔn)標(biāo)定??蒲腥藛T不但為二氧化碳探測(cè)儀量身特制了真空定標(biāo)系統(tǒng),還利用可調(diào)諧激光器和波長(zhǎng)及搭建自動(dòng)化定標(biāo)系統(tǒng),大幅提高了實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)的效率,使儀器的定標(biāo)周期較OCO-2大幅縮短。
為了讓二氧化碳濃度探測(cè)更加精準(zhǔn),科研人員還給碳衛(wèi)星裝上了另一臺(tái)載荷――多譜段云與氣溶膠探測(cè)儀可以測(cè)量云、大氣顆粒物等輔助信息,為精確反演CO2濃度剔除干擾因素。
當(dāng)然,云與氣溶膠探測(cè)儀作用還不僅于此。據(jù)科技部遙感中心總工程師李加洪介紹,它還可以獲取全球尺度氣溶膠數(shù)據(jù),這不僅可以幫助氣象學(xué)家提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性,還可以為研究PM2.5等大氣污染成因提供重要數(shù)據(jù)支撐。
衛(wèi)星在天上大展拳腳,但是僅靠它單打獨(dú)斗是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能完成使命的,若要實(shí)現(xiàn)最終任務(wù)目標(biāo),需要多個(gè)大系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。在科技部、中國(guó)科學(xué)院的共同組織下,碳衛(wèi)星按照航天工程模式,組成了衛(wèi)星、運(yùn)載、發(fā)射場(chǎng)、測(cè)控、應(yīng)用五大系統(tǒng)。
碳衛(wèi)星發(fā)射運(yùn)行后,科學(xué)數(shù)據(jù)將依托風(fēng)云系列地面接收站資源完成數(shù)據(jù)下傳。這些數(shù)據(jù)并不是直接可用的二氧化碳濃度分布,需要經(jīng)過氣象學(xué)家進(jìn)行高精度的全球二氧化碳分布反演計(jì)算,才能最終成為全球二氧化碳觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品并共享。
碳衛(wèi)星肩負(fù)著巨大的使命進(jìn)入太空探索,除了進(jìn)行相關(guān)科學(xué)試驗(yàn),更好地掌握二氧化碳的全球分布規(guī)律、機(jī)理,還有巨大的應(yīng)用價(jià)值?!昂笃谛l(wèi)星傳送的信息進(jìn)行處理、加工、分享、服務(wù)時(shí)都會(huì)按照應(yīng)用的需求,與其他國(guó)家共享,同時(shí)有效指導(dǎo)我國(guó)的節(jié)能減排?!崩罴雍檎f(shuō)。
“小衛(wèi)星”的大責(zé)任
碳衛(wèi)星最終實(shí)現(xiàn)全球觀測(cè),還需要衛(wèi)星平臺(tái)實(shí)現(xiàn)靈活的觀測(cè)模式。二氧化碳探測(cè)儀與衛(wèi)星平臺(tái)配合,通過主平面天底和耀斑兩種主要觀測(cè)模式,才能對(duì)全球陸地和海面路徑上二氧化碳的吸收光譜進(jìn)行精確測(cè)量。為保證在軌獲取光譜數(shù)據(jù)的精度,載荷需要進(jìn)行對(duì)日、對(duì)月定標(biāo),這也需要衛(wèi)星平臺(tái)頻繁調(diào)整姿態(tài)、翩翩起舞。中國(guó)碳衛(wèi)星絕對(duì)是地球之上的靈魂舞者。
“很少有衛(wèi)星冒險(xiǎn)在天上不停地翻跟頭,一般都要求衛(wèi)星動(dòng)作越少越好。這對(duì)衛(wèi)星平臺(tái)設(shè)計(jì)是很大的挑戰(zhàn)?!碧夹l(wèi)星首席應(yīng)用科學(xué)家盧乃錳說(shuō),“如果有一顆掛在地球之上的衛(wèi)星,每天都在繞著地球跑圈,經(jīng)過幾個(gè)月,就能把全球每個(gè)角落的二氧化碳情況都看到?!?/p>
氣候問題是全人類共同面對(duì)的問題,解決氣候問題、監(jiān)測(cè)碳排放也是需要世界各國(guó)努力合作的問題。李加洪曾談到“做全球二氧化碳監(jiān)測(cè)僅僅一兩顆衛(wèi)星是不夠的,我國(guó)(碳衛(wèi)星)是第三顆,歐洲也將碳衛(wèi)星列入計(jì)劃。我們希望通過這顆衛(wèi)星和其他幾個(gè)國(guó)家合作形成碳衛(wèi)星‘虛擬星座’,聯(lián)合觀測(cè)大氣二氧化碳,為全球氣候變化提供更加豐富的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)”。