关键问题
- 地下一氧化碳的连续在线监测2封存
- 同时定量其他土壤气体，如N2阿,2H2O, CH4
- 快速检测隔离区的异常情况
介绍
减少人为排放大气温室气体的一个有希望的方法是碳的地质储存。这涉及到温室气体，如二氧化碳(CO2)被封存在地下水库中，而不是释放到大气中，在那里它们可能会加剧全球气候变化。
其中一个主要的挑战是有限公司2封存土壤气体必须在封存地点进行精确测量，以确保其持续完整。
中红外(IR)吸收光谱和拉曼光谱等振动光谱方法可以为连续监测重要物种提供有用的手段2O蒸汽,有限公司2,有限公司2阿,2、SOx、NOx和CH4在土壤气体中，将这些与环境水平进行比较，以实时评估封存地点的完整性。
在封存地点进行气体监测的一个相当大的挑战是有效区分一氧化碳的差异2这些水平可能表明该地点存在问题，以及由植物根系呼吸、光合作用和土壤中有机碳的自然循环等自然现象引发的差异。
为了解决这一问题，对场地上的任何自然变化进行一年或更长时间的测量，以建立基线。以后对该地点的监测将涉及一氧化碳的比较分析2在钻孔本身和周围的大气中。本文概述了一种比较一氧化碳的可行方法2这些地方的浓度。
实验
振动光谱是分析小的同核和异核土壤气体的理想方法。它提供了易于量化的、清晰的光谱，同时能够通过小的采样回路和其他标准化设备实时收集这些。2020欧洲杯下注官网
这里概述的实验用了三个隔间。这些设备包括:完井——准备注入的完井、外部气体循环模块和一系列传感器，包括红外分析仪、拉曼光谱仪、压力传感器、湿度和温度传感器。图1是该气体分析系统的综合图。
图1所示。气体分析系统示意图，显示(A)井眼和完井，(B)气体循环外部模块，(C)红外和拉曼分析仪。图片来源:经参考文献1许可改编。©2013爱思唯尔。
一个Kaiser Raman气相分析仪采用532 nm激光激发采集拉曼光谱。该仪器提供了175至4325厘米的可用范围－1对于拉曼数据，AirHead™拉曼探针头安装在带有定制气池的气体流动环路中，然后使用光纤连接到光谱仪。
特制的气室是专门构造来利用多重反射散射放大，通过蓝宝石窗口聚焦激光，然后用镜子反射它。这使得拉曼后向散射可以通过蓝宝石窗口收集，然后再通过探头传输到光谱仪。
结果
图2显示了本研究研究地点土壤气体的特征拉曼光谱，其中N2阿,2H2O蒸汽和CO2适当标记。
图2。典型的拉曼光谱测量在本研究的位置。关键的山峰:H2O蒸气(3657厘米－1), N2(2331厘米－1),阿2(1555厘米－1),有限公司2(费米二在1388和1285厘米－1）.图片来源:参考文献1许可转载。©2013爱思唯尔。
拉曼光谱的独特的、尖锐的峰值允许对土壤气体进行快速、准确的定量分析。
图3对比了CO的测量值2在2011年1月的注入作业期间，连续4天的变化。这些数字证实了拉曼数据与光谱测量的数据比较良好。1
图3。CO日变化2在2011年1月的四天时间里。A, B是钻孔CO2C为井下CO2浓度计算从拉曼光谱使用费米二分体在1388和1285厘米－1．D是大气中的CO2用红外光谱测定。图片来源:参考文献1许可转载。©2013爱思唯尔。
结论
研究结果表明，拉曼光谱技术是一种可行的实时监测方法土壤气体在公司2封存地点。在这里，与完井设备相连的拉曼光谱仪被用来有效监测大量重要土壤气体(包括CO)的浓度2)。
拉曼光谱对液态水不敏感，这意味着无论在潮湿或干燥的条件下，它都有助于持续监测。这比中红外吸收光谱具有明显的优势，中红外吸收光谱由于其广泛的液态水光谱在潮湿条件下是不实用的。
然而，由于红外光谱在干燥条件下具有极佳的灵敏度，红外光谱和拉曼光谱的耦合意味着每种技术都可以在其各自的理想条件下使用。光纤耦合的使用还允许拉曼探头位于完井内，而光谱仪底座单元可以很容易地停留在表面模块中。
此外，多个拉曼探头可以安装在现场的不同位置，以便进行比较分析。地点可以包括钻孔本身，靠近注入井的地点，靠近完整性问题严重的废弃井的地点，靠近地下天然气管道的地点，或者像断层带和含水层这样的自然地点。
参考文献
- Taquet, N.， Pironon, J.， De Donato, P.， Lucas, H.和Barres, O.“联合FTIR和拉曼光谱用于土壤气体在线定量的效率:在二氧化碳储存地点监测中的应用”国际温室气体控制杂志，2013年1月12日，359-371。
这些信息已经从Kaiser光学系统公司提供的材料中获得、审查和改编。欧洲杯足球竞彩
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