2023年9月，二氧化碳創下了全球平均濃度的年度最低值（419.7 ppm），作為主要的溫室氣體，二氧化碳（CO2）一直是全球各國關注的環境污染焦點，它是一種對我們的環境、氣候和健康有著深遠影響的分子。下述文章中，我們將探討大氣中二氧化碳的來源、影響以及常用的監測技術。
二氧化碳主要通過各種自然和人類活動進入大氣：
自然來源：二氧化碳通過火山噴發、動植物呼吸以及有機物腐爛等過程自然地釋放到大氣中。
人類活動：能源生產、交通運輸和工業過程的化石燃料（煤炭、石油和天然氣）燃燒是二氧化碳的主要人為來源。
大氣中二氧化碳濃度的急劇增加是人為造成的。我們現在燃燒的化石燃料所包含的碳，是數百萬年里植物通過光合作用從大氣中吸收而來的，而我們現在正在數百年內將這些碳釋放回大氣中。從二十世紀中葉開始，每個十年的二氧化碳年排放量都在增加：從二十世紀六十年代的每年近110億噸，增加到2022年的約366億噸。
準確監測和精準定量是大氣中的二氧化碳濃度，對于評估溫室氣體減排和應對氣候變化的進展而言至關重要。目前的監測和量化二氧化碳的技術有很多，每種技術都有其各自的優缺點：
非色散紅外（NDIR）傳感器：
較常見的二氧化碳監測傳感器可能是NDIR傳感器。通常而言，NDIR傳感器利用廣譜紅外光源和置于檢測器前面的濾光片（非色散元件），來消除除目標波長以外的所有光線。這種傳感器經濟實惠，易于獲取，可提供連續、實時的二氧化碳濃度測量。NDIR傳感器通常具有較長的使用壽命，但靈敏度有限，需要定期校準，以保持精度。這種簡單的測量方法僅適用于檢測特定波長對應的氣體。
半導體式氣體傳感器：
半導體材料（通常是金屬氧化物）在接觸二氧化碳時，會與其發生反應，從而影響導電性。測得的半導體材料的電阻變化與二氧化碳濃度成正比。這種方法提供了一種簡單、廉價且非常靈敏的二氧化碳監測技術。主要缺點是，線性測量范圍較小，并且容易受到其他氣體的干擾。
氣相色譜法：
氣相色譜法通過色譜柱將樣品中的不同氣體分離開來，再根據二氧化碳分子與檢測器（通常是熱導檢測器（TCD）或氫火焰離子化檢測器（FID））的相互作用，對二氧化碳分子進行高精度檢測。主要缺點在于，這種方法需要具備專門的設備和專業的知識，通常在實驗室環境中使用，因此限制了它在實時現場監測中的使用。
光聲光譜法：
光聲光譜法利用光在特定波長下激發二氧化碳分子。當二氧化碳分子吸收光時，會發生熱膨脹，并產生壓力波。這些壓力波的振幅與二氧化碳的濃度成正比，并且可以被檢測出來。光聲光譜法在微量氣體測量方面具有很高的靈敏度（達ppt級）。主要缺點在于，由于該技術對環境噪聲和影響非常敏感，因此必須進行定期校準和維護，并且需要具備專門的設備和專業知識。
電化學法：
電化學法利用傳感器內部的電極與二氧化碳發生電化學反應，這會產生一個電信號。該電信號可以是電流、電位差或電阻值，具體取決于這個外形小巧、使用壽命較長的電化學傳感器是什么類型。通過將該信號與通過第二電極獲得的參照電位進行比較，便可將信號轉換為對應的二氧化碳濃度，從而實現較高的靈敏度。主要缺點是，這種方法容易受到其他氣體干擾，并且容易受到環境條件的影響。
?重量法/吸收法：
重量法/吸收法是通過將吸收劑（例如，氯化鈣）暴露于一定量的氣體中，使吸收劑吸收二氧化碳，重量增加來進行測量的。這種方法可以極其精確地測量出重量的變化，從而計算出二氧化碳的濃度。這種復雜的技術不適合實時測量，并且需要維護和校準。
二氧化碳（CO2）是一種對我們的氣候、環境具有重大影響的分子。通過準確監測并更好地了解其來源和影響，我們可以采取有益的措施，來減輕其影響，努力邁向可持續的未來。
圖：MIRO Analytical多合一氣體分析儀MGA能夠以高精度同時監測多達10種不同的氣體
MIRO Analytical使用中紅外區域的直接激光吸收光譜技術，來監測二氧化碳以及其他9種氣體。中紅外直接激光吸收光譜由于具有較高的靈敏度和識別度，是一種出色的二氧化碳監測技術。它通過檢測分子的振動吸收譜線，直接測量二氧化碳濃度，以提供實時監測功能和優異的精度。該方法是非破壞性的，覆蓋了廣泛的二氧化碳濃度動態范圍，并且不容易受到其他氣體的干擾，因此適用于研究、大氣和環境監測以及工業領域中的各種應用。此外，它還能進行同位素分析，對于在復雜環境系統中追蹤碳源具有重要價值。
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