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温室气体同位素分析及应用研究进展

收稿日期：2025-09-30 修回日期：2025-11-05 接受日期：2025-11-07

DOI:10.20078/j.eep.20251108

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    摘要：为应对持续升高的温室气体（CO2、CH4、N2O）浓度，仅测量浓度不足以精准评估其来源及复杂的生物地球化学过程。温室气体的稳定同位素(如δ13C、δ18O、δ15N)提供了强大的“自然指纹”，能够有效区分生物源与化石燃料源，量化不同排放过程... 展开+
    摘要：

    为应对持续升高的温室气体（CO2、CH4、N2O）浓度，仅测量浓度不足以精准评估其来源及复杂的生物地球化学过程。温室气体的稳定同位素(如δ13C、δ18O、δ15N)提供了强大的“自然指纹”，能够有效区分生物源与化石燃料源，量化不同排放过程的贡献，并揭示其产生与消耗的微生物机制。综述了温室气体同位素分析技术的研究进展，重点介绍了同位素比率质谱法（IRMS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、可调谐二极管激光吸收光谱法（TDLAS）、光腔衰荡光谱法（CRDS）及离轴积分腔光谱技术（OA-ICOS）等主流同位素分析技术的原理、特点与适用场景。系统阐述了同位素技术在城市排放溯源、水域生态系统、土壤与湿地碳循环、南极苔原温室气体通量分析以及地质源碳循环模型验证等领域的创新应用。最后，对同位素分析技术及应用面临的挑战（如原位、高频、多组分同步测量）和未来发展方向进行了展望，强调多同位素联合观测与模型融合将是精准解析温室气体收支和制定有效减排策略的关键。

    收起-

    作者：

    • 夏滑1,2
    • 张志荣1,2,*
    • 余润磬1,2
    • 孙鹏帅1,2
    • 庞涛1,2
    • 吴边1,2
    • 王前进1,2

    作者简介

    第一作者：夏滑（1984—），女，河南滑县人，副研究员，主要研究方向为高灵敏激光光谱技术及应用。E-mail：huaxia@aiofm.ac.cn
    通讯作者：张志荣（1981—），男，山东淄博人，研究员，主要研究方向为激光光谱及光纤传感技术。E-mail：zhangzr@aiofm.ac.cn

    单位

    • 1.中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所 光子器件与材料安徽省重点实验室
    • 2.中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所 中国科学院环境光学与技术重点实验室

    关键字

    • 温室气体
    • 同位素
    • 质谱
    • 激光光谱
    • 碳排放机理

    基金项目

    国家重点研发计划资助项目（2022YFB3207601）； 安徽省自然科学基金杰出青年科学基金资助项目（2408085J001）； 合肥市自然基金资助项目（HZR2430）

    引用格式

    夏滑, 张志荣, 余润磬, 孙鹏帅, 庞涛, 吴边, 王前进. 温室气体同位素分析及应用研究进展[J/OL]. 能源环境保护: 1-13[2025-11-21]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20251108.

    XIA Hua, ZHANG Zhirong, YU Runqing, SUN Pengshuai,PANG Tao,WU Bian, WANG Qianjin. Advances in Greenhouse Gas Isotopic Analysis and Applications[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-13[2025-11-21]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20251108.

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