Учёные из Национальной физической лаборатории (National Physical Laboratory) синтетически воссоздали эталонный состав воздуха, который может использоваться для точного измерения углекислого газа и метана в атмосфере. «Синтетический» воздух планируется использовать для мониторинга процессов, происходящих в атмосфере, и анализа процессов, влекущих за собой изменение климата.
Научная статья, посвящённая результатам проводимого исследования, была опубликована в журнале «Analytical Chemistry». В статье детализировано описывается, как исследователи из Национальной физической лаборатории создали первый синтетический стандарт газа, который без труда может быть воссоздан в лабораторных условиях в случае возникновения необходимости.
Большая часть спроса на газовые «стандарты» исходит из станций мониторинга атмосферы, которые расположены практически по всему миру. Данные, собираемые ими, чрезвычайно важны для понимания изменений климата.
Дабы максимально точно произвести сравнение концентрации углекислого газа и метана в воздухе в различных регионах на протяжении довольного длительного временного периода, необходим воздушный «стандарт». Без него невозможно добиться высокой точности сопоставлений, особенно если приходится сравнивать измерения, полученные в Лондоне и Пекине, либо же в 1990-м и 2014 годах.
Нынешние первичные «эталоны» для углекислого газа и метана представляют собой наборы цилиндров с сжатым воздухом, отобранным на вершине Niwot Ridge (Колорадо). Хранятся они в Национальном управлении океанических и атмосферных исследований (NOAA).
Используются первичные «стандарты» для создания вторичных, необходимых для калибровки приборов для измерения выбросов парниковых газов по всему миру.
Новая улучшенная методика измерений — Сavity Ring-Down Spectroscopy (CRDS) – позволила в разы увеличить количество атмосферных данных.
Увеличение спроса на первичные «стандарты» в настоящее время становится целой проблемой. Учёные Национальной физической лаборатории нашли выход из этой ситуации – создание «синтетических» стандартов воздуха, которые могут использоваться для калибровки приборов, используемых для измерения метана и углекислого газа. Вместо того, чтобы производить сбор выборок, специалисты NPL предлагают создавать их в лабораторных условиях путём соединения газообразных компонентов, идентифицированных в воздухе.
Тем не менее, создание синтетических «эталонов» весьма проблематично. Произведённый промышленным способом углекислый газ характеризуется различным распределением изотопов.
Paul Brewer, главный научный сотрудник NPL, отмечает, что посредством гравиметрии высокой точности он и его коллеги смогли создать газовую смесь, изотопный состав которой максимально точно соответствовал естественному составу. Выборки были протестированы с использованием передового измерительного оборудования Национальной физической лаборатории.
Исследование позволило удостовериться в том, что воздушные» стандарты» могут быть созданы искусственно, причем с соблюдением не только количества компонентов атмосферы, но и соблюдением точного состав по изотопомерам (в частности, молекулам CO2, образованных нуклидами С-12 и С-13).
