如果甲烷浓度曲线下降,排放量却增加,您可能会觉得不太合理。但如果同时考虑空气流动量,这种情况确实可能发生。《证明碳减排的技术与解决方案》第8章区分了甲烷浓度与甲烷排放量的测量。今天我们先不谈复杂计算,聊聊解读浓度曲线时还应同时看什么。

先从书中区分几个概念

区分浓度和排放率之后,不妨再看看时间。某一时刻的排放率,与一天或一年的排放量也不是同一个数值。应确认随时间的变化、数据缺失时段以及测量期间是否具有代表性。还要了解流入空气中的甲烷浓度,才能考察畜舍中增加的部分。即使使用简单计算,也需要确认空气是否充分混合,以及浓度和流量是否代表相同的条件。

哪种不确定性占主导,取决于测量条件。在自然通风畜舍中,通风量和空间代表性的影响可能较大;测量微小浓度差时,设备重复性、漂移和背景校正可能很重要。应先编制不确定度预算,再比较降低各项不确定性的成本与对最终判断的改善效果。更贵的传感器或更多的样本,并不总是最佳投资。

浓度是气体在空气中的比例,排放率则是单位时间内排出的质量。要测量或估算排放量,必须将符合目的的浓度、流量和测量模型联系起来。即使浓度下降,如果空气流动量增加,也不能断定质量排放率会朝同一方向变化。将随时间变化的排放率换算成排放量时,还要处理测量期间和数据缺失时段。

在机械通风畜舍中,除了风机额定参数,还要确认静压、运行状态,以及因污染和磨损导致的实际风量变化。在自然通风情况下,则应检查风向、风速、温差和开口状态。通风量估算的不确定性会在多大程度上影响排放率,应在测量模型中评估。

示踪气体法。利用已知释放率或浓度下降趋势估算空气交换量。结果会受到示踪气体与目标气体的混合和输运是否足够相似,以及背景浓度如何处理等因素影响。仅凭方法名称,不能保证精度。

个体层面的方法各有适用目的和优缺点。开放式呼吸代谢舱通过进出气体和流量计算质量平衡,但动物适应和成本负担较大。GreenFeed利用动物访问采样罩期间的浓度和气流,因此一天中各时段的访问是否具有代表性很重要。SF6方法是在反刍动物瘤胃内放入已知释放率的渗透管,再通过外部采样装置收集呼吸和嗳气气体。与其依据技术名称排出唯一的准确度排名,不如比较回收率、校准、样本和执行记录。畜舍某一点的浓度并不是这些方法测量的排放率。

在现场可以这样考察

想象一下,您把更多通风风机开了起来。甲烷混入更多空气后,浓度可能会下降。但如果排出的空气量也增加,就不能只看浓度来判断甲烷排放质量。如果直接把浓度变化率抄成减排率,结论可能会完全不同。

非分散红外(NDIR)利用甲烷对红外线的吸收进行测量。它不像催化燃烧式传感器那样依赖氧气,也不存在催化剂中毒问题,但仍会受到光学污染以及温度、压力和水分的影响。不能仅凭其原理就认定适合农场长期观测;应按产品确认,在预期浓度及内外浓度差的条件下,检出限、重复性和漂移是否足够。

比较传感器时,应同时核实测量范围、分辨率、对其他气体的交叉灵敏度、响应时间和漂移。也要检查温度、湿度、粉尘等环境条件及校准要求。如果用途要求区分微小的浓度差异,就应按产品和运行模式确认设备显示单位及不确定度是否符合要求。仅凭传感器原理的名称,无法替代这些条件。

AI可用于寻找异常迹象的候选项、在规定条件下估算短时缺失数据,以及探索多个变量之间的关系。它也可以辅助整理资料、检查质量和起草报告。不同功能的目的和失败成本各不相同,因此不能用同一性能指标评估所有功能。应说明结果依据哪些输入和假设生成,并将估算值与直接观测值区分开来。

投资审查时也一起问问?

收到技术说明时,请问清楚所说的是浓度还是排放率,以及数值对应什么时间范围。通风量和背景浓度如何确认也很重要。要把某一点的短时测量换算成整个农场的年度排放量,就必须有依据连接其中的推算过程。

AI评估资料应按使用目的区分。要预测未来运行情况,应考虑时间顺序;要推广到其他农场,应考虑按农场划分资料。还要区分用于模型选择的资料,与用于最后一次性能确认的资料。应与简单的基准模型比较,并核实除平均误差外,模型是否存在按农场或季节划分的偏差,以及在哪些条件下会失败,才能说明实际使用范围。

这里可以借鉴的运营原则,是先界定数据的有效条件,而不是先追求数据量。如果被排除的时段集中在某些天气或饲喂情况下,有效数据的平均值就可能无法代表全年平均值。不要把某座畜舍的风向和风速标准原样套用于其他建筑;还应一并检查背景浓度、气体混合、通风模型和排除数据的分布。

合上书之前,不妨留下这些问题

这并不是要怀疑传感器的读数,而是要准确界定这些读数能够回答什么问题。把浓度和空气流动放在一起考察,就更容易看清观测到了什么变化,以及还需要确认什么。

作者介绍

李奉俊毕业于西江大学技术经营研究生院(MOT)。他曾在Infitron Co., Ltd.工作7年,在Honeywell工作20年,累计在气体测量领域从事服务工程、技术销售和渠道管理工作27年。目前,他是AI Safety Korea Co., Ltd.的创始人,正在研究运用传感器、人工智能和数据分析开展畜牧甲烷监测,以及测量、报告与核查(MRV)体系。