原文题目：Efficacy of the CO Tracer Technique in Partitioning Biogenic and
Anthropogenic Atmospheric CO2 Signals in the Humid Subtropical
Eastern Highland Rim City of Cookeville, Tennessee. Atmosphere 2023, 14, 208. https://doi.org/10.3390/atmos14020208
自上而下和自下而上的二氧化碳（CO2）监测方法都可以提供关于不同人为排放详细的清单数据。但是，准确确定城市生物和人为CO2源和汇之间的分配仍然非常困难。主要原因是厘清人为和生物CO2的源和汇，以及涉及测量城市人为和生物CO2混合比以及城市植被对碳流影响的研究较少。由于许多城市生态系统被植被包围，与非城市生态系统相比，城市生态系统中独特的生长条件有助于提高生物圈碳循环率，从而导致城市热岛效应和城市生长季节延长。因为精确测量的CO2混合比是推导区域尺度净CO2通量的关键组成部分，为了描述生物对整体城市CO2混合比的贡献，本研究使用一氧化碳（CO）作为示踪，通过使用高精度的Picarro CRDS技术测量对CO2和CO混合比进行了深入探索。
上图显示位于美国东部高地边缘地区库克维尔市的位置
研究使用Picarro G2401气体浓度分析仪对CO2、CO、CH4和H2O进行测量。仪器5秒、5分钟和60分钟的CO测量精度分别为15、1.5和1ppb，CO2为50、20和10ppb，CH4为1、0.5和0.3ppb。CO、CO2与CH4在标准温压（STP）下24小时内的最大漂移分别为10ppb、100 ppb与1ppb。该仪器配备了水汽校正软件，可自动报告干气摩尔分数。根据世界气象组织（WMO）推荐的各气体兼容性目标（CO2和CH4分别为±100 ppb和±2 ppb），研究使用了三个已知CO2和CH4浓度的参考标气进行校准。校准气体的浓度跨越了预期的大气浓度范围，以5s的频率记录测量结果。
研究者对原始CRDS数据进行了手动检查，以排除受本地点源影响的CO、CH4和CO2观测结果，这些点源包括异常高的交通影响、CRDS仪器操作员在采样口的呼吸以及农业或相关排放。在基于持续几秒到几分钟的峰值的地面城市混合比测量中，很容易观察到明显、重要的局部点源。通过在观测到的CO、CH4和CO2混合比中应用两个标准差（2σ）滤波，实现了进一步的数据标记和过滤。
可追溯至NIST的标准气体来自美国液化空气公司Air Gas，用于Picarro G2401的校准和漂移和精度检查。研究人员定期进行短期漂移测试（24小时和48小时漂移分析），测量期间，未发现校准曲线有任何显著的漂移或变化，这使测量系统能够在没有任何重新校准的情况下运行数月。为了消除点源异常高的混合比信号，将采气入口放置在离地面15米的田纳西理工大学足球场西侧，流速为350–400 sccm。
正如早期关于CO:CO2混合浓度比研究的报道所示，与冬季CO:CO2的高相关性比（correlation ratio）不同，春季和夏季的相关比较低。除了之前报道的冬季、春季和夏季的比率外，本研究还计算了秋季的比率（见表）。为了全面了解人为排放程度，本研究计算得到的CO:CH4相关性比较低，这主要是由于较低的地面人为CO2排放和强烈的夏季生物大幅度的排放变化。秋季是一个过渡季节，伴随着树叶变化，除了光合作用减少外，秋季的生物排放也低于夏季，导致人为CO2排放表现的更为突出。在冬季，生物成因的影响显著减少，导致背景CO2和CO相关性比更强，因为城市CO2信号主要来自人类产生的燃烧过程。春季的特点是植物的初始生长比冬季光合作用更强。因此，春季反映了比冬季略低的相关性比。
本研究为田纳西州库克维尔的城市人为和生物CO2信号提供了有价值的信息，使用CO示踪技术，研究者获得了2017年、2018年和2019年冬季生物成因CO2成分，其振幅值分别为4.09、3.62和2.44 ppm。与春季生物成因CO2基本为负相比，观测到的冬季季节性生物成因混合比为正（接近1）。利用CO作为示踪，将测得的CO2信号划分为人为和生物干摩尔分数。2017年至2019年间，冬季生物成因CO2的平均季节干混合比在−0.65±3.44 ppm和0.96±2.66之间变化记录到的最大季节性生物混合比在5.01至7.84 ppm之间变化。另一方面，这三年中，平均人为CO2混合比在5.74±4.94 ppm和8.12±4.33之间变化，最大季节值分别为16.68、9.81和13.65 ppm。这项研究的结果可以作为评估卫星测量和区域气候空气质量模型的基础资料。这项研究未来可以进一步深化比较观测到的人为和生物CO2混合比与数值建模系统预测的混合比的研究。另外，由于生物燃料继续在运输业中发挥重要作用，在未来的研究中可以使用其他示踪技术，如13C（CO2的稳定同位素），可以提高将城市CO2归因于化石燃料和生物贡献的准确性。
Picarro G2401可以同时监测CO2、CH4、CO和H2O四种气体。G2401 遵从世界气象组织 ( WMO ) 及其它国际性网络（如欧洲综合碳观测系统，ICOS）设立的关于大气监测站的性能规格。高精度四组分连续测量、高精度、野外可部署性以及长期稳定性，让 G2401 成为温室气体测量仪器的明智之选。
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