第17章 大氣成分測量17.1 概述本指南中本章的主要目的是，介紹測量大氣成分中不同組分的專門化儀器和方法，并側重于那些能引起污染的人為組分。此類測量通常與本指南前面各章中介紹的基本氣象要素的測量緊密關聯。測量這些成分的主要目的是為了研究氣候變化、提出有效措施以減輕對環境的負面影響并直接保護人類的健康。世界氣象組織（WMO）已建立了全球大氣監測網（GAW），來協調由WMO成員國實施的大氣污染測量。GWA計劃綜合了大量的監測和研究活動，涉及大氣化學和物理特性的測量。它作為早期的預警系統，檢測大氣中溫室氣體、臭氧層、空氣污染物的長距離傳輸、降水的酸性和毒性、氣溶膠大氣負荷的進一步變化。經WMO執行委員會批準，由GAW自1989年6月起加強并協調WMO自1950年開始的環境數據收集計劃。GAW吸收了全球臭氧觀測系統（GO3OS）、背景空氣污染監測網（BAPMoN）及其它較小的網絡。GAW為全球的監測和數據評估提供框架設計、標準、相互校準和數據收集系統。測定的主要變量有：（a）溫室氣體：包括二氧化碳、氟氯烴、甲烷和氧化亞氮；（b）臭氧：包括地面臭氧、臭氧柱總量、垂直廓線和前體物氣體；（c）輻射和光學厚度或大氣透明度：包括渾濁度、太陽輻射、紫外B輻射、能見度、大氣氣溶膠顆粒總負荷、水汽；（d）沉降的化學組分：包括硫和氮的化合物的干、濕沉降、重金屬（隨降水）的濕沉降；（e）反應性氣體種類：包括二氧化硫和還原性硫、氮氧化物和還原性氮、一氧化碳；（f）顆粒物濃度和組成特征；（g）放射性核素：包括氪-85、氡、氚、選定物質的同位素組成。用于定量和定性測定大氣組分的儀器和方法通常較為復雜，有時不易操作。因此，為了準確、可靠地測量，除了正確的操作外，設備必須定期校準，質量保證也至關重要。這里所描述的測量，大多要求有一定職業水準的專門人員深入參與，才能獲得好的結果。17.2 特殊變量的測量對大氣成分精確、有效的測量依然是一項艱巨的任務，主要起因于所測化學物種的極低濃度、復雜的測量和分析規程的頻繁需求以及設備標定時出現的問題等。按一定的測量規程正確地露置傳感器/設備至關重要。以下部分將簡述某些變量的測量，詳見WMO（1993）。17.2.1 溫室氣體溫室氣體尤其是二氧化碳（CO2）含量的上升幅度嚴重影響著地球的氣候和天氣，或許在下個世紀將導致逐漸的全球變暖，變暖尺度和效應的嚴重性取決于大氣中溫室氣體的未來濃度。因此，監測溫室氣體濃度對地球的未來極為重要。在全球范圍內進行監測的其它溫室氣體包括甲烷（CH4）、氟氯烴（CFCs）和氧化亞氮（N2O）。對流層中的臭氧也被認為是一種溫室氣體。WMO從20世紀60年代起開始對CO2進行監測，當時建立的全球網絡后來成為GAW的一部分，是WMO大氣化學信息的主要來源。WMO世界溫室氣體數據中心位于日本東京，成立于1990年，收集并保存了完整的溫室氣體數據（WMO，1995a）。二氧化碳二氧化碳（CO2）是地-海-氣系統中最常見和最重要的痕量氣體之一，它有自然源和工業源。在自然碳循環圈中，CO2在一系列生物過程中起著關鍵作用。由于CO2是一種重要的溫室氣體，科學家們試圖了解其對氣候和全球變化的潛在影響。目前，背景大氣中CO2濃度測量主要采用非色散紅外（NDIR）氣體分析儀，盡管這種儀器是為工業用途設計的，只要悉心使用，例如參考氣體的使用，多數型號均可獲得所需的準確度（0.百萬分率(ppm)）。大體上，由紅外光源提供一束透過參考氣測量池和樣氣測量池的輻射光，用透過兩池輻射光的相對強度來度量兩池氣體中CO2濃度的差異。通常的操作中，使用恒定的但不必精確知道其濃度的參考氣沖洗參考氣池，未知CO2濃度的樣氣交替通過樣氣池。樣氣中CO2的濃度由分析儀測得的樣氣和參考氣中CO2濃度的差異來確定。為了獲得背景大氣CO2測量的全球可比性，發展了由三級標準氣系統組成的標準系統。該系統由一級、二級標準氣和工作參考氣組成，在不同國家的項目和中心校準實驗室之間要求進行參考氣交換，該中心校準實驗室設在美國加利福尼亞La Jolla 的Scripps海洋學研究所，目前正在遷往位于美國科羅拉多州波爾德的美國國家海洋大氣管理局（NOAA）的氣候監測與診斷實驗室（CMDL）。紅外分析連續監測環境氣中的CO2濃度，而對校準氣的測量以一定間隔穿插其間，用二級標準氣每周進行至少一次的校準測試。另一種測量CO2的方法是將空氣采集在特別設計的玻璃或不銹鋼采樣瓶中，此法也適用于其它許多痕量氣體。將這些采樣瓶送回中心實驗室，用NDIR分析儀測定其中的CO2濃度（Komhyr等，1989），該方法已成為一些國家采取的一種標準方法。氟氯烴氟氯烴（CFCs），包括CFC11（CFCl3）和CFC12（CF2Cl2），是自然環境中原來不存在的一族化合物，自20世紀30年代制造業興起以來，CFCs被用作致冷劑、工業溶劑、干洗劑和氣霧劑罐的推進劑。由于它們在對流層中難于分解，而且其生產不斷加速，CFCs以大約每年4%的速度在低層大氣中不斷增長（僅指CFC11和CFC12）。CFCs具有溫室效應，它們是大氣中氯的來源，能導致臭氧層的破壞，尤其是在南極地區已多次觀測到，它們在大氣中具有很長的滯留時間。分析CFCs的標準技術是使整個空氣樣品流經一個干燥管，然后進入氣相色譜儀（GC），用電子捕獲檢測器（ECD）檢測不同的氣體。校準氣的測量穿插在空氣樣品的測量中從而得到絕對濃度值。另一種非現場測量的方法是把樣品采集在潔凈的不銹鋼采樣瓶中，再送回中心實驗室分析（Prinn等，1983）。氧化亞氮氧化亞氮（N2O）是同時具有自然源和人為源的氣體，它使溫室效應增強（大約6%的貢獻來自于N2O）。它有很長的大氣壽命（150年），其濃度以每年十億分之0.7（ppb）的速率增長。它的源包括海洋、化石燃料和生物量的燃燒以及農用化肥。N2O在對流層中是惰性氣體，其主要匯是在平流層中的光化學轉化。與其它幾種痕量氣體一起，用氣相色譜-電子捕獲檢測器測量N2O，并用已知N2O濃度的校準氣體確定樣品氣的N2O濃度。收集瓶采樣法是監測N2O濃度的另一種方法，采樣瓶送回中心實驗室分析（Elkins等，1996）。甲烷甲烷（CH4）是大氣中豐度最高的碳氫化合物，它的對流層化學影響著氫氧自由基（OH）和一氧化碳（CO）的濃度。在平流層中，CH4由OH自由基氧化是水汽的主要源，它與氯原子的反應是氯催化破壞臭氧的最終步驟。它在7.66m有一個強的紅外吸收帶，而二氧化碳和水（H2O）在此處吸收較弱，使得甲烷具有強的溫室效應。它在大氣中的年增長率約為0.8%，原因尚未探明。對大氣中甲烷的測量多數使用氣相色譜火焰離子化檢測器（FID），氣相色譜系統非常可靠，操作和維護的技術難度也比其它方法低。通常，CH4在一個溫度恒定的分子篩柱中與空氣樣品中的其它組分分離，FID對CH4的檢測限1Hz）的化學傳感器，將直接測量方法同基于模式估計的推斷方法作對比。只要使用者遵循嚴格定義的理論體系，可靠的通量測量能通過微氣象學技術來實現，但在某種程度上還取決于所測量的痕量氣體或顆粒物的種類。微氣象學理論概要、化學傳感器簡述和用于測量湍流通量的微氣象學方法，可參閱Baldocchi, Hicks and Meyers (1988)。DDIM工作站使用通用型式的數據采集器和氣象變量的平均測量值，并且按濃度時間積分方式用采樣膜盒采樣。氣象數據通常取30分鐘平均值，采樣膜每周更換。目前有幾種類型的采樣膜盒可供使用，典型的構造是，第一層呔氟龍膜除去空氣流中的顆粒物，第二層尼龍膜除去硝酸，第三層用碳酸鉀浸漬的賽璐珞膜捕獲硫。使用之前用碳酸鉀（K2CO3）溶液清洗采樣膜，再用氫氧化鉀溶液浸漬。任選的其它方法還有鼓泡吸收式、滲透式和被動式監測器，然而這些技術在網絡測量計劃中尚未像采樣濾膜盒方法那樣已投入日常使用。所需要的氣象數據包括風速、風向的標準差、入射的短波太陽輻射、氣溫和濕度、表面濕潤度和降水量。有關干沉降推理測量技術的完整討論，參見Hicks等（1991）。17.2.5 反應性氣體GAW監測的反應性氣體包括CO、SO2、和NOx，這些氣體沒有直接的溫室效應，但它們在大氣中與OH自由基的反應能影響重要溫室氣體的化學性質。更有甚者，作為污染氣體，它們對地球表面的環境有重要影響。例如，SO2和NOx都能參與光化學反應，是酸雨的主要前體物；NOx在決定地面光化學煙霧的臭氧濃度和海灣富營養化的形成，還起著關鍵性作用。17.2.5.1 一氧化碳在非城市對流層中，一氧化碳（CO）通常是OH自由基最主要的匯，因此是一系列光化學反應中最本質的成分，最終使還原性的碳、氮、硫痕量氣體發生氧化。雖然CO自身沒有直接的溫室效應，由于它對OH自由基的影響，CO的濃度間接影響著許多溫室氣體的濃度，因而具有重要的氣候意義。有幾種分析技術可用于測量大氣濃度級別的CO，如可以用GCFID或GC氧化汞還原檢測器（Peterson and Rosson, 1993）進行測量。氣相色譜儀采用兩根串聯的色譜柱，第一根硅膠柱用來除去雜質，緊接著的分子篩柱分離CO、氫氣（H2）和CH4。使用FID時，CO在進入檢測器前催化轉化為CH4，在這種情況下，同一臺氣相色譜儀可用來測量CH4和CO（也可測量其它碳氫化合物），很容易得到5%10%的測量準確度。使用氧化汞（HgO）還原檢測器時，CO與熱的HgO反應釋放出汞（Hg）蒸氣，用紫外吸收法檢測，此方法同樣可檢測分子氫，準確度大約是1%2%。HgO檢測器對超過大氣CO濃度級別范圍的響應一般是非線性的，但可通過使用多個校準標準的辦法來使這一問題減至最小。氣相色譜方法要求對樣品氣校準以定量確定其中的CO的混合比（Novelli等，1994）。依據其紅外吸收，用可調諧二極管激光光譜儀（TDLS），也能測量CO的環境濃度級別。這種方法的缺陷是，其啟動費用遠高于GC，儀器的維護需要很高的技術水平，因而不適于在邊遠地區使用（Sachse等，1987）。當使用GC、氣體流動色譜儀（GFC）、TDLS測量CO時，必需具備由細致確定CO混合比的干燥空氣組成的參考標準。以往，能代表大氣濃度級別的CO標準很難制備。目前，WMO指定了美國科羅拉多州波爾德的CMDL為CO的中心校準機構，CMDL將協調方和斐（Fraunhofer）研究所（德國Garmisch-Partenkirchen）、瑞士聯邦材料測試和研究實驗室（EMPA）（瑞士Dubendorf）、氧化亞氮和哈龍化合物研究組（美國NOAA/CMDL），向各研究團體提供高質量的CO標準。但是，將以往各個不同的實驗室所獲取的數據作比較來評估CO的時空變化時需要多加注意，主要原因是過去使用了不同的標準尺度，其差別可達30%（Weeks等，1989）。使用收集瓶樣氣測量CO時，可能發生非常大的污染問題。收集瓶空氣樣品的分析通常使用某種GC方法，在不同類型的容器中，CO在幾天或幾周時間里可能會有明顯的增減。所以在現場測量開始之前，應該嚴格檢驗采用的方法和材料是否會引起污染。17.2.5.2 二氧化硫大氣中二氧化硫（SO2）的源有海洋、火山活動、人為排放和生物量衰變等過程。SO2有典型的從幾小時到幾天的滯留時間，邊遠地區SO2的濃度可低于0.05ppbv, 而在城市地區可超過10ppvb，電廠煙羽和火山噴發釋放的濃度則可高達1000ppbv。由于它是紅外吸收體，故SO2是一種溫室氣體，但與其它溫室氣體相比它的濃度太低，因而只是一種次要的溫室氣體。SO2是一種具有氣候活性的痕量組分，這是因為它的大氣光化學反應性（勻相轉化）和經由氣載粒子（異相轉化）形成硫酸鹽。大氣硫酸鹽粒子是活躍的云凝結核，全球尺度云凝結核數量的增加有可能提高云反照率（Charlson等，1987），平流層大氣硫酸鹽粒子的增加會加強短波向太空的反射（Charlson等，1991）。SO2對酸沉降也有很大的貢獻，它能形成硫酸鹽顆粒物，這些顆粒物通過干、濕沉降過程返回地球表面，這兩種過程均可轉移超量的酸度到沉降地點，這種酸度可能損害敏感的生態系統。可以用脈沖熒光分析儀或火焰光度計連續測量SO2濃度，脈沖熒光傳感器的響應時間較長，但它易于校準、可靠而精確，SO2的特殊性質使得此法頗為適用（Luck, 1997; Kok等，1990）。更加靈敏的氣相色譜技術也是可行的，但需要有更深入的專業技術知識和更頻繁的維護。SO2濃度還可用濾膜為媒介來測量，這是一種能給出更準確結果的積分方法，但更費工時，膜分析的費用也很高。由于SO2在大氣中的壽命較短，要了解硫循環就需要有源項和匯項的知識，所以，采樣頻率最好短于1小時。長期監測SO2最好的技術或許是脈沖熒光分析儀和膜采樣的組合，膜采樣適于分時段進行，而連續分析儀常用于質量控制。應該把SO2看作是一種反應性氣體，它可能粘附在進樣管線上或在管線里凝結的水珠中氧化。因此，進樣管線必須使用惰性材料（呔氟龍聚四氟乙烯、不銹鋼）制造，管線也應盡可能地短。17.2.5.3 氮氧化物氮氧化物（NOx）包括一個巨大的痕量氣體族，在地球對流層中無所不在。它們來自人為活動（燃燒）和自然過程（生物量燃燒、閃電、土壤微生物活動），平流層輸運也視作是一種源。NOx對于空氣中臭氧濃度的限定有決定性的作用，尤其在北美，它也是酸沉降問題的重要貢獻者。即使是在pptv（10-12體積比）的濃度水平上，有關這些化合物的豐度知識的需求是沒有疑問的，由于缺少合適的設備來測定如此低的濃度，城市以外地區的觀測數據在現階段依然極為稀少。重要的氮氧化合物有一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）（這兩種化合物通常總稱為NOx）、硝酸（HNO3）、硝酸鹽氣溶膠和過氧乙酰硝酸酯（PAN）。NO和NO2是最初級的化合物，其它則是前者在大氣中化學轉化的產物。N2O是一個特例，它的化學與所有其它氮氧化物很不相同，它在對流層中基本上是惰性氣體，作為一種溫室氣體已在17.2.節中討論過。當測量這些氣體時，應該注意到不同化合物間的轉化通常很快，最無疑義的NOx數據常表示為所有化合物的總和（不包括N2O），一般寫作總反應性氮（NOy）。因為它們的濃度水平如此之低，應特別小心以避免人對測量的干擾；甚至在不太邊遠的地方，也應多加注意，使由任何機動運輸工具可能帶來的污染減至最小，因為它是NOx的主要來源（美國環保局，1996）。一氧化氮和二氧化氮背景水平NO和NO2的可靠測量，使用的儀器基于NO（與O3反應）的化學發光法或NO2（首先轉化為NO）間接的化學發光法。NO2也可用魯米那溶液（5-乙基-5-苯基巴比妥酸校注）直接測定。臭氧化學發光技術是一種連續測量方法，基于檢測臭氧同NO反應時釋放出的光子。用機械真空泵和質量流量控制器將環境空氣以一定的流速導入反應腔，純凈干燥的氧氣流通過高壓電極時，在儀器內部生成的O3作為反應物也導入反應腔，O3與空氣流中的NO反應轉變為NO2，這部分NO2處于電子激發態，當它們躍遷回基態時釋放出光子，再使用紅敏光電放大管檢測發射光譜。如前所述，測量NO2之前要先將其轉化為NO，通常是用加熱的鉬或金表面將所有的反應性氮組分轉化為NO。適用于梯度測量的儀器（一種干沉降測量技術）已經商品化，用戶自行制造的儀器也已廣泛應用于土壤排放的NO的各種渦動相關研究中（Luke和Valigura, 1997）。NO2也可以用它與魯米那溶液的化學發光反應來直接測定，溶液以受控制的速率沿光電放大管前的纖維芯流下，化學發光反應釋放藍色光子。這類儀器已商品化，此種技術確實提供了快速而靈敏的測量。但是，在NO2濃度低于23ppbv時，此方法遭受非線性影響，并且表現出較小的O3干擾和明顯的PAN干擾（Luck和Valigura,1997）。過氧乙酰硝酸酯對流層中過氧乙酰硝酸酯（PAN）無所不在，許多人為排放碳氫化合物的高度反應性使PAN在污染的城市空氣中尤為豐富。由于它對植物的毒性和豐度，PAN有一定的重要性，但關于它的研究相對較少。有關PAN的源、匯和大氣化學完整的論述參見Roberts（1990）。通常用自動化的氣相色譜儀配合電子捕獲檢測器，或用熱分解配合魯米那化學發光反應檢測NO2來測量PAN，使用魯米那檢測器的優越性在于它對NO2的靈敏性和專一性。進行PAN測量的主要問題是校準的可靠性，標準物必須在實驗室制備并經過仔細的校準，這些標準物的壽命相對較短，而對于長期監測來說頻繁的校準是不現實的（Luck和Valigura, 1997）。硝酸和硝酸鹽氣溶膠最初由人為排放到大氣中的含氮組分是NO，NO快速轉化為NO2并最終轉化為硝酸（HNO3），硝酸通過干、濕沉降機制有效地降到地表，詳見17.節中的濕沉降途徑。硝酸和硝酸鹽氣溶膠能用采樣膜來監測，標準程序中要使用有順序的膜系列，第一層呔氟龍膜捕獲氣溶膠粒子，包括硝酸鹽氣溶膠，第二層尼龍膜捕獲酸性氣體，包括NO3。通常將這些膜暴露一定時間，以每分鐘幾升的流速抽入空氣，然后將膜送回實驗室，萃取，用離子色譜法分析硝酸根離子。為了獲得所采集的空氣量，必須持續記錄泵的流量。使用濾膜盒方法最嚴重的問題是硝酸銨氣溶膠的采集和揮發過程可能有外來物質進入，可以用縮短采樣時間的辦法盡可能避免這一問題（Anlauf等，1985；Luke和Valigura,1997）。測量HNO3還有其它好的方法，如使用滲透管，但其過程較費工時，因而不如濾膜盒方法普遍（Luck和Valigura, 1997）；也可使用霧室法，現已發展成為與濾膜盒方法并行的替代方法，Klemm等（1994）在加拿大Taiga近期實施的野外項目中測試了這種方法。總反應性氮總體上說，NOx族視為總反應性氮（NOy）：NOy=NOx+NO3+HONO+HNO3+HO2NO2+2N2O5+PAN+RONOx+氣溶膠NO3NOx代表NO和NO2的總和。把所有這些組分都轉化為NO或NO2，再如前所述將其作為化合物來測量NOy。使空氣通過溫度為300C的鍍金或鍍鉬轉化管，同時通入少量純的CO或氫氣，就可以實現這種轉化（Luck和Valigura, 1997）。17.2.6 顆粒物的化學性質大氣中顆粒物的化學性質以多種方式影響環境。有毒氣溶膠如重金屬（特別是鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）和由亞揮發性有機化合物（如多氯聯苯類化合物（PCBs）生成的粒子對人類和動物的生殖、神經、內分泌、免疫系統以及酶功能變異等有廣泛的不良效應（美國環保局，1997）。海鹽、硫酸鹽、硝酸鹽等親水性氣溶膠是活躍的云凝結核，能控制云滴的濃度和尺度譜分布，從而影響云的壽命、云量、云反照率以及整個氣候（Parungo等，1992）。土壤顆粒、生物碎屑等疏水性氣溶膠作為冰核從而能影響降水量。為進一步了解氣溶膠影響全球變化的趨勢和程度，測量氣溶膠化學性質的時空變化率是十分重要的。最簡單和最直接的方法是用濾膜收集氣溶膠。單級采樣進行全樣品分析，而多級采樣可進行尺度譜分析。樣品送到中心實驗室進行化學分析時，用水萃取氣溶膠顆粒的可溶部分；再用離子色譜分析其陽離子和陰離子濃度；不可溶部分一般采用中子活化分析（INAA）、質子誘發X射線發射光譜（PIXE）、電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）等方法分析其元素組成。亞揮發性組分一般用氣相色譜-電子捕獲檢測器或氣相色譜-質譜進行分析（Parungo等，1992；Baker, 1997）。各站點所有樣品的采集和分析步驟，應根據實際情況盡量標準化。但是，對種類如此繁多且具有巨大時空變化率，實際上介于城鎮和本底地區之間的物質成分，很難具體規定其采樣方式。在許多城市和鄉村地區，時段為12小時的采樣，每周進行數次即可了解其濃度的變化特征，而在背景本底地區則需要更長的暴露時間。如果采樣分析要與源-受體模式分析結合，則采樣頻率可能需要疊加氣象條件與此配合。17.2.7 放射性氣體源于自然界和工業排放的放射性氣體，都屬于大氣系統中的痕量氣體。就后者而言，放射性氣體主要由核電廠、其它工業過程和從前的核武器試驗所產生。不同組分的濃度有差別，濃度足夠高時對人類有負面影響。大氣中放射性污染物的行為，由其化學物理性質控制。這些物質的輸送、擴散、沉降和凝結的動力學與其對應的非放射性物質近乎相同。這種普遍性有一個可能的例外是，放射性物質可使周圍空氣電離并使顆粒物帶電，從而有可能改變那些與帶電效應有關的過程。個別的放射性同位素或其特定混合物的輻射性質，對于確定放射性物質進入受體的量和性質以及導致的放射劑量都有重要意義。17.2.7.1 氡氡是由鐳的衰變所產生的一種惰性氣體,其半衰期為3.82天。由于從土壤的排放通量一般是海洋的100倍，氡通常用來作為氣團在近期內經歷過陸地的示蹤物。夏威夷Mauna Loa站的研究結果中，已經確認了來自局地源的短期變化和來自遠方大陸的長期輸送。與其它觀測相結合，氡的數據在評價大氣輸送模式和判別大氣本底狀況時是一個有效的依據。由于在大氣中滯留時間較短，而且地表釋放速率有很大的變動范圍，氡觀測數據的解釋因站點而異的情況十分明顯（Liu, McAfee和Cicerone, 1984; Hansen 等，1990）。氡-222經過5代衰變后生成相對穩定的具有22年半衰期的鉛-210，其中的兩代是衰變，衰變的中間產物化學性質活潑并很快形成復雜的水合離子，極易附著于顆粒物或地表。典型的氡測量儀器也是用濾膜除去空氣中所有氡的衰變產物，而讓惰性的氡氣體通過，然后將氡導入一個大的腔室并停留一段時間使其發生衰變，衰變產物收集在第二級濾膜上，由一個閃爍計數檢測器測量其射線。儀器的響應取決于多種因素，如流量、腔室尺寸、衰變產物捕獲效率、采樣時間間隔和計數器效率等。一般的采樣頻率是每小時一至兩個樣品（Thomas and LeClare, 1997）。17.2.7.2 氪-85氪-85（85Kr）是一種具有放射性的稀有氣體，半衰期為10.76年，主要放射平均能量為251千電子伏特（keV）的粒子。85Kr主要來源于核燃料再處理工廠和各種核反應堆。19451963年核武器試驗釋放的85Kr約占大氣中總量的5%，而其自然源基本可忽略。放射性衰變實際上是85Kr從大氣中去除的惟一機制。目前大氣中85Kr的背景濃度大約是1Bq* Bq為放射性活度，稱為貝可（勒爾），1Bq=1s-1譯校注/m3并且每20年增加一倍。這一濃度水平的85Kr對人體無害，但是由85Kr衰變引起的空氣電離將影響大氣的電性質。如果85Kr持續增長，大氣過程和性質如大氣電導、離子流、地球磁場、云凝結核及氣溶膠的形成、閃電頻度可能發生變化，從而干擾地球的熱平衡和降水類型。85Kr可導致很多后果，需要對它進行監測（WMO，1995b）。測量85Kr時，用浸泡在液氮中的木炭來采集空氣樣品，樣品準備作色層分離并降至低溫，通過一個富集器，再用氦載氣流解吸。離開色譜柱的混合物被送入液體空氣冷阱，再用火花檢測器進行輻射測定分析（Novichkov, 1997）。85Kr測量的精密度取決于該信息的應用，研究氣候變化只需要大氣濃度的量級，在這種情況下，低于10%的精密度就滿足要求了。可是，85Kr作為示蹤物用于研究傳輸和混合過程時則需要1%的精密度。85Kr的測量為全球尺度傳輸模式和混合特性的驗證以至于校準提供了有效的工具（Novichkov, 1997）。17.3 質量保證測量計劃有明確目標時才能產生高質量的數據集，因此要規定采樣要求和質量保證程序。WMO質量保證/科學活動中心（QA/SAC）設立的目標是，在GAW計劃中確定和維持穩定可靠的數據質量，從而達到研究、監測和評估的目的。QA/SAC戰略計劃（WMO，1997）確立了19972000年間的如下優先順序：（a）建立穩定和一致的質量控制程序，用互聯網和其它國際網絡，發展全球數據交換能力，從而獲取和發布高質量的和已知質量的數據；（b）明確劃分并規定該計劃中各個領域的專門小組、運行支持小組、各個科學顧問組、秘書處等的領導責任，提高WMO秘書處的整體支持能力，在計劃和報告方面作更多的努力等，從而加強GAW的領導能力。（c）通過明確劃分GAW的組織結構、征募世界上最出色的研究者和研究機構參與GAW的領導層和計劃活動、與國家級的氣象和水文機構緊密配合從而使這些國家及組織支持和參與GAW的活動等，建立GAW的中心機構并擴展其后備基地；（d）通過穩定現有站的運行、選擇性地擴充觀測能力、在世界上站點稀少及尚未覆蓋的地區增加站點、在容納能力上繼續努力、使GAW的全球和區域性成員間協調一致，從而改善和擴展觀測網絡；（e）通過積極活動將范圍延伸至科學界、使GAW的數據產品更具有可讀性和有效性，并通過更多的努力來支持那些主要依賴于GAW數據的模式、應用和科學評估，從而擴展GAW數據的使用范圍；（f）與地基、飛行器、衛星和其它遙感觀測技術成為一體，使GAW融入三維全球觀測網絡中，并通過改進GAW網絡來達到其擁有準實時監測能力的目的。QA/SACs已在國際認同的研究機構和組織中建立了一個全球同盟，目的是分擔質量、保證責任和交換科學認識，尤其是在標準氣校準領域。過去，WMO致力于在世界的大部分地區發展主要監測項目，而在設備的標準化和制訂嚴格定義或應遵循的質量保證/質量控制策略方面進展不大。現階段的挑戰是創建綜合的、周密協調的、完整的監測計劃，提供具有良好質量的信息，來滿足區域和全球尺度適應過程的研究和評估。參考文獻Anlauf, K. 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