原文題目：Efficacy of the CO Tracer Technique in Partitioning Biogenic and
Anthropogenic Atmospheric CO2 Signals in the Humid Subtropical
Eastern Highland Rim City of Cookeville, Tennessee. Atmosphere 2023, 14, 208. https://doi.org/10.3390/atmos14020208
自上而下和自下而上的二氧化碳（CO2）監(jiān)測方法都可以提供關于不同人為排放詳細的清單數據。但是，準確確定城市生物和人為CO2源和匯之間的分配仍然非常困難。主要原因是厘清人為和生物CO2的源和匯，以及涉及測量城市人為和生物CO2混合比以及城市植被對碳流影響的研究較少。由于許多城市生態(tài)系統(tǒng)被植被包圍，與非城市生態(tài)系統(tǒng)相比，城市生態(tài)系統(tǒng)中獨特的生長條件有助于提高生物圈碳循環(huán)率，從而導致城市熱島效應和城市生長季節(jié)延長。因為精確測量的CO2混合比是推導區(qū)域尺度凈CO2通量的關鍵組成部分，為了描述生物對整體城市CO2混合比的貢獻，本研究使用一氧化碳（CO）作為示蹤，通過使用高精度的Picarro CRDS技術測量對CO2和CO混合比進行了深入探索。
上圖顯示位于美國東部高地邊緣地區(qū)庫克維爾市的位置
研究使用Picarro G2401氣體濃度分析儀對CO2、CO、CH4和H2O進行測量。儀器5秒、5分鐘和60分鐘的CO測量精度分別為15、1.5和1ppb，CO2為50、20和10ppb，CH4為1、0.5和0.3ppb。CO、CO2與CH4在標準溫壓（STP）下24小時內的最大漂移分別為10ppb、100 ppb與1ppb。該儀器配備了水汽校正軟件，可自動報告干氣摩爾分數。根據世界氣象組織（WMO）推薦的各氣體兼容性目標（CO2和CH4分別為±100 ppb和±2 ppb），研究使用了三個已知CO2和CH4濃度的參考標氣進行校準。校準氣體的濃度跨越了預期的大氣濃度范圍，以5s的頻率記錄測量結果。
研究者對原始CRDS數據進行了手動檢查，以排除受本地點源影響的CO、CH4和CO2觀測結果，這些點源包括異常高的交通影響、CRDS儀器操作員在采樣口的呼吸以及農業(yè)或相關排放。在基于持續(xù)幾秒到幾分鐘的峰值的地面城市混合比測量中，很容易觀察到明顯、重要的局部點源。通過在觀測到的CO、CH4和CO2混合比中應用兩個標準差（2σ）濾波，實現(xiàn)了進一步的數據標記和過濾。
可追溯至NIST的標準氣體來自美國液化空氣公司Air Gas，用于Picarro G2401的校準和漂移和精度檢查。研究人員定期進行短期漂移測試（24小時和48小時漂移分析），測量期間，未發(fā)現(xiàn)校準曲線有任何顯著的漂移或變化，這使測量系統(tǒng)能夠在沒有任何重新校準的情況下運行數月。為了消除點源異常高的混合比信號，將采氣入口放置在離地面15米的田納西理工大學足球場西側，流速為350–400 sccm。
正如早期關于CO:CO2混合濃度比研究的報道所示，與冬季CO:CO2的高相關性比（correlation ratio）不同，春季和夏季的相關比較低。除了之前報道的冬季、春季和夏季的比率外，本研究還計算了秋季的比率（見表）。為了全面了解人為排放程度，本研究計算得到的CO:CH4相關性比較低，這主要是由于較低的地面人為CO2排放和強烈的夏季生物大幅度的排放變化。秋季是一個過渡季節(jié)，伴隨著樹葉變化，除了光合作用減少外，秋季的生物排放也低于夏季，導致人為CO2排放表現(xiàn)的更為突出。在冬季，生物成因的影響顯著減少，導致背景CO2和CO相關性比更強，因為城市CO2信號主要來自人類產生的燃燒過程。春季的特點是植物的初始生長比冬季光合作用更強。因此，春季反映了比冬季略低的相關性比。
本研究為田納西州庫克維爾的城市人為和生物CO2信號提供了有價值的信息，使用CO示蹤技術，研究者獲得了2017年、2018年和2019年冬季生物成因CO2成分，其振幅值分別為4.09、3.62和2.44 ppm。與春季生物成因CO2基本為負相比，觀測到的冬季季節(jié)性生物成因混合比為正（接近1）。利用CO作為示蹤，將測得的CO2信號劃分為人為和生物干摩爾分數。2017年至2019年間，冬季生物成因CO2的平均季節(jié)干混合比在−0.65±3.44 ppm和0.96±2.66之間變化記錄到的最大季節(jié)性生物混合比在5.01至7.84 ppm之間變化。另一方面，這三年中，平均人為CO2混合比在5.74±4.94 ppm和8.12±4.33之間變化，最大季節(jié)值分別為16.68、9.81和13.65 ppm。這項研究的結果可以作為評估衛(wèi)星測量和區(qū)域氣候空氣質量模型的基礎資料。這項研究未來可以進一步深化比較觀測到的人為和生物CO2混合比與數值建模系統(tǒng)預測的混合比的研究。另外，由于生物燃料繼續(xù)在運輸業(yè)中發(fā)揮重要作用，在未來的研究中可以使用其他示蹤技術，如13C（CO2的穩(wěn)定同位素），可以提高將城市CO2歸因于化石燃料和生物貢獻的準確性。
Picarro G2401可以同時監(jiān)測CO2、CH4、CO和H2O四種氣體。G2401 遵從世界氣象組織 ( WMO ) 及其它國際性網絡（如歐洲綜合碳觀測系統(tǒng)，ICOS）設立的關于大氣監(jiān)測站的性能規(guī)格。高精度四組分連續(xù)測量、高精度、野外可部署性以及長期穩(wěn)定性，讓 G2401 成為溫室氣體測量儀器的明智之選。
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