利用拉曼光谱和红外光谱监测土壤气体和二氧化碳的封存

这是一种很有前途的温室气体地质封存方法_2.以及其他温室气体，而不是释放到大气中，这将加剧全球气候变化。

在执行CO方面存在一些挑战_2.固碳，其中之一是监测固碳区域的土壤气体，确保过程的持续完整性。

振动光谱技术，如拉曼和中红外吸收光谱提供一种能够持续监测水蒸气、臭氧和其他物质的方法_2.，公司_2.，CO，N_2.不_十、所以_十、，及_4.用于与环境水平进行比较的土壤气体，允许实时评估隔离区域的完整性。

区分CO的变化_2.天然气固存监测中最大的挑战是，天然气固存的水平表明固存地点存在问题，而植物根系的呼吸、光合作用和土壤中有机碳的自然循环等自然现象产生了问题。

为了建立一个基线，通常对固碳现场的自然变化进行一年或更长时间的测量_2.随后的监测将在钻孔内和当地大气中进行。本文阐述了一种比较CO的实用方法_2.隔离区的浓度。

实验

小型同核和异核土壤气体的分析可使用振动光谱法进行。使用振动光谱法提供的光谱清晰且易于测量。振动光谱学还能够借助其他标准设备和小型采样回路实时获取光谱。2020欧洲杯下注官网

本分析中使用的实验配置包括三个主要组件：外部气体循环模块、完井（准备注入的完井）和多个传感器（包括红外分析仪、压力传感器、拉曼光谱仪以及温度和湿度传感器）.图1示意性地表示气体分析系统。

图1。气体分析系统示意图，显示（A）钻孔和完井，（B）气体循环外部模块，以及（C）红外和拉曼分析仪。

Kaiser光学系统公司的RamanRxn4™ 使用配备532nm激光器的气相拉曼分析仪收集拉曼光谱。该装置的功能范围为175至4325厘米^-1对于拉曼数据。

一笨蛋™ 拉曼探头安装在气路上，气路由使用光纤与光谱仪耦合的定制气室组成。定制气室设计为使用多反射散射放大。这是通过使用蓝宝石窗口聚焦激光，使用镜子反射激光以获得拉曼背散射，然后发送到将探头插入光谱仪。

后果

图2显示了在隔离现场采集的土壤气体的典型拉曼光谱，其中标记了H的关键峰_2.O蒸汽，N_2.，O_2.，及公司_2..拉曼光谱的尖锐、独特的峰允许快速、准确地测量不同的土壤气体。

图2。在本研究现场测量的典型拉曼光谱。关键峰：H_2.O蒸汽（3657厘米^-1)，N_2.（2331厘米^-1)，O_2.（1555厘米^-1)，及公司_2.（1388和1285cm处的费米二元^-1).

图3显示了CO的比较_2.2011年1月注入操作时四天内的变化。比较表明，拉曼光谱数据与光谱测量数据吻合良好。

图3。CO的日变化_2.2011年1月在现场和大气中超过四天。A、 B是钻孔公司_2.通过IR计算浓度，C为钻孔CO_2.使用费米二元在1388和1285厘米处的拉曼光谱计算浓度^-1D是大气CO_2.通过IR测量的浓度。（©2013爱思唯尔）。

结论

从研究结果来看，很明显拉曼光谱是一种可行的方法监测土壤气体在CO_2.实时隔离区域。当拉曼光谱仪与完井耦合时，它可用于有效监测大量重要土壤气体的浓度，包括CO_2.，在隔离现场。尽管在潮湿或干燥的条件下，由于不受液态水的影响，可使用拉曼光谱进行连续监测。然而，由于其较宽的液态水光谱，中红外吸收光谱不能用于潮湿条件。

然而，由于红外在干燥条件下的高灵敏度，拉曼和红外可以耦合在一起，以便在各自的理想条件下使用。此外，当使用光纤耦合时，它能够将拉曼探头定位在完井内，同时仍然允许在表面模块中访问光谱仪基本单元。

在隔离现场的不同位置安装多个拉曼探头，如地下天然气管道附近、注入井附近、完整性存在问题的废弃井附近、钻孔内以及断层带和含水层等自然现场，允许进行对比分析。

本信息来源、审查和改编自凯撒光学系统有限公司提供的材料。。欧洲杯足球竞彩

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