本申請是申請日為2010年02月02日、申請?zhí)枮?01080015551.5、名稱為“監(jiān)測溫室氣體通量的各系統(tǒng)的系統(tǒng)”的專利申請的分案申請。本發(fā)明一般涉及用于測量、整合及分析溫室氣體源數(shù)據(jù)的地理規(guī)模標準化系統(tǒng)，其可用于支持碳交易和碳管理政策。
背景技術：
：：基于市場的溫室氣體(ghg)(具體體現(xiàn)為大氣co2)交易系統(tǒng)(例如，ipcc2007)的出現(xiàn)為全球碳循環(huán)的研究提供了技術上更為嚴格的項目特定性方法(tans等，1996；steffen等，1998)。成本效益、高精度和碳特定性監(jiān)測不僅促進我們對這顆行星的碳動態(tài)(例如，全碳預算)的了解，而且也是新的迅速興起的碳經(jīng)濟的基礎，其中地理上分立確定的項目表示部分(地方和區(qū)域性)碳預算(capoorandambrosi2007)。地方、區(qū)域、全國及全球規(guī)模排放的碳負擔核算反映在減少、避免和以其它方式減少目前來源以及通過碳封存(carbonsequestration)顯示負碳結(jié)果的監(jiān)管方法中。具體來說，1997年12月的“京都議定書”規(guī)定了工業(yè)化國家的排放目標和時間表以及滿足這些目標的基于市場的措施(參見anderson,j.w.1998,thekyotoprotocolonclimatechange:resourcesforthefuture)，并且需要量化碳通量的要求來執(zhí)行“京都議定書”。wo99/42814一般性地描述了co2同位素的測量，以便確定和監(jiān)測來自自然源和人為源的全球和區(qū)域性碳排放。然而，wo99/42814僅從廣義上描述了這種系統(tǒng)，并沒有提供有關應如何進行具體實施的任何細節(jié)。要注意的是，實際上“京都議定書”的通過超過了十年，但目前還沒有實驗或商業(yè)系統(tǒng)采用一個儀器將用于13c和14c的測量和監(jiān)測的各系統(tǒng)相結(jié)合。特別是，自引入“京都議定書”(1997年)以來，尚沒有可用于碳交易目的的可靠的地理規(guī)模系統(tǒng)能對碳進行直接的測量、監(jiān)測、核查及核算。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種各系統(tǒng)的系統(tǒng)，該各系統(tǒng)的系統(tǒng)首次可允許對來自自然和人造碳排放物中的碳通量進行整合，產(chǎn)生雙碳核算系統(tǒng)，在這種雙碳核算系統(tǒng)中，生物源或自然源和化石/工業(yè)排放物分別被量化以達到碳交易的目的。因此，意識到生態(tài)系統(tǒng)功能和人類活動均可根據(jù)減碳效率及在任何給定位置和任何給定時間段內(nèi)提供的其它因素(例如，生態(tài)功能)而差別定價，則可將碳交易細化為二碳法(例如，化石燃料c和生物源c)。迄今為止，碳定價機制并不考慮這兩種碳的類型，雖然它們是相互聯(lián)系而反映人造碳和生物源碳動態(tài)的。本文公開了一種能夠?qū)Υ髿鈿怏w(如，二氧化碳(co2)、甲烷(ch4)和一氧化二氮(n2o))的同位素異數(shù)體(isotopologues)進行實時、定量分析以進行組分識別和量化的各系統(tǒng)的系統(tǒng)。本文描述了一種收集大氣氣體、使用同位素分析儀并根據(jù)取樣頻率要求來分析這些氣體的同位素組成以及利用標準物和/或全球參考物來協(xié)調(diào)整個取樣點的數(shù)據(jù)的各系統(tǒng)的系統(tǒng)。將數(shù)據(jù)提供至中央位置，并根據(jù)具體實施例和采用產(chǎn)生適用于碳交易所的碳公噸數(shù)的轉(zhuǎn)換方法提供基于同位素的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。在co2情況下的這種產(chǎn)品可產(chǎn)生能夠由工業(yè)區(qū)、州、區(qū)域、政府、溫室氣體交易所、溫室氣體條約核查機構(gòu)以及其它利益相關者用于進行碳預算分析、碳定價和碳管理的二碳交易系統(tǒng)(例如，生物源碳和化石碳)。本發(fā)明還提供三池激光系統(tǒng)(threecelllasersystem)的設計細節(jié)，所述三池激光系統(tǒng)在儀器內(nèi)校準，并且也可以是(例如)與至少一些情況下的整個景觀中的其它儀器互校準的，每個儀器均可參考已知的全球標準，以確保數(shù)據(jù)的地理可比性，以及因此確保在使用這種數(shù)據(jù)作為連續(xù)實時交易方案或不連續(xù)交易方案進行碳交易時的貨幣等價性。因此，本發(fā)明表現(xiàn)出的能力遠超出單個13c或14c儀器的能力。這種單一的分析確定目前是監(jiān)測碳同位素異數(shù)體的標準，不涉及要理解的必要組分，也不使用碳交易目的的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的一方面涉及對溫室氣體的源項數(shù)據(jù)(如，反映給定區(qū)域和給定取樣頻率下的給定時間段內(nèi)的化石碳和生物源碳的碳預算)有效地進行測量、監(jiān)測、報告、核查、分析和貨幣化的各系統(tǒng)的系統(tǒng)。本發(fā)明的另一方面提供用于確定氣體(如，環(huán)境空氣流中的二氧化碳)組分的一種或多種同位素異數(shù)體的濃度和同位素比率的集成多同位素比率儀。在某些實施例中，提供用于確定濃度和同位素比的集成近同時多同位素比率儀。相關的同位素異數(shù)體包括(但不限于)12c、13c和14c；在一些實施例中，相關碳同位素異數(shù)體的測量采用三池激光系統(tǒng)。本發(fā)明的另一方面提供能夠?qū)娜魏卧?從諸如煙道的點源或提取自海洋的氣體到地球上任何地方的陸地或水域上的任何類型的開放空間)抽取的混合氣體的組分濃度和同位素比率進行近同時精確測量的可現(xiàn)場部署的儀器。本發(fā)明的另一方面提供基于用于大面積森林、農(nóng)業(yè)、水域、自然保護區(qū)及其它非工業(yè)源的地理上分立的分析儀集合，使用各系統(tǒng)的系統(tǒng)來測量、監(jiān)測、識別、報告、核查、分析co2排放數(shù)據(jù)并向碳交易所提供該數(shù)據(jù)，同時由工業(yè)活動及其它人類活動來提供所述數(shù)據(jù)的方法。這種分立集合的布置由以各種初始配置使用該各系統(tǒng)的系統(tǒng)并選擇用于指定的測量和監(jiān)測方案的一種或多種優(yōu)選配置決定。因此，該各系統(tǒng)的系統(tǒng)在確定其最佳應用方面不可或缺；如果沒有這種各系統(tǒng)的系統(tǒng)，則不可能實現(xiàn)這種有效的碳測量、監(jiān)測、核查和核算。在上述情況中，本發(fā)明以未見報道的方式提供對化石和生物源貢獻的定量確定。本發(fā)明的另一方面提供能夠被遠程控制和查詢以及經(jīng)由信號傳輸將數(shù)據(jù)實時提供給任意數(shù)量的數(shù)據(jù)中心、控制點或溫室氣體電子交易平臺的儀器或儀器組。本發(fā)明的另一方面提供能夠?qū)怏w的同位素異數(shù)體進行近同時和多種類(species)分析的儀器，該儀器以非破壞性方式對樣品進行這種分析，從而使所述氣流可用于任何類型(包括土壤、溶解的無機碳和所關注的其它形式的碳)的附加分析儀。根據(jù)要測量和監(jiān)測的生物及物理過程的時間常數(shù)，可以在1秒或更短至數(shù)小時的規(guī)模上進行這種同時分析。本發(fā)明的另一方面提供一種儀器，該儀器可以被擴充成包括多種其它傳感器和取樣技術(當它們可以利用時，并將它們集成在三池系統(tǒng)內(nèi))。本發(fā)明的另一方面提供使用各系統(tǒng)的系統(tǒng)來測量、監(jiān)測、識別、報告、核查、分析多種碳排放(從工業(yè)源，包括分立的點位置、工業(yè)園，和這種工業(yè)源可能所在的大面積地域)的co2排放數(shù)據(jù)并向碳交易所提供該數(shù)據(jù)的方法。本發(fā)明的另一方面包括使用一個或多個通用密封的參考池來確定每種同位素異數(shù)體(如12c、13c和14c)的可能相同或可使之相同的比率并均勻地分布在儀器集合內(nèi)，并提供由所有儀器在整個時間和空間內(nèi)進行測量的實時相互可比性。本發(fā)明的再一方面包括在整個界定區(qū)域內(nèi)采用儀器集合，每個儀器均具有密封的標準參考池，其中每個儀器測量在參考池中和在空氣或其它氣體流中的二氧化碳的同位素比率，并將其與集合中的其它儀器比較，然后與外部主參考氣體密封池(例如，主參考)比較。可將主參考氣體密封池保持在中央?yún)⒖荚O施處，以實時地確保整個空間和時間內(nèi)的同位素數(shù)據(jù)的可比性，并對涉及碳衍生物的整個所有形式的財務結(jié)算內(nèi)的實時碳交易和貨幣化進行核查。這種主參考氣體密封池將與一個或多個關于12c、13c和14c比率的國際氣體標準相關，以提供用于碳交易的相互可比數(shù)據(jù)集的網(wǎng)絡，以多種尺度管理碳預算并更好地了解全球碳循環(huán)。本發(fā)明的再一方面包括經(jīng)由任何類型的遙測將同位素數(shù)據(jù)實時地傳輸至中央數(shù)據(jù)收集點，在此根據(jù)時間和空間坐標對所述數(shù)據(jù)進行分析、聚合和匯總，并隨后用作適當模型的輸入。這樣模型和數(shù)據(jù)產(chǎn)生給定區(qū)域和時間段內(nèi)的碳排放總量，以提供基于市場的碳交易單位，如碳公噸數(shù)。本發(fā)明的又一方面包括產(chǎn)生基于同位素的碳排放單位的當量，例如，對生物源和化石源碳的二碳或雙碳核算作為將碳源量精確貨幣化的手段，并與溫室氣體交易所或其它交易機制接口，以支持對基于碳的金融工具的值進行碳定價、交易及核查，并遵守碳排放監(jiān)管框架。這種接口可由大氣模型(包括實時氣象數(shù)據(jù)、土壤、海洋、特定生態(tài)系統(tǒng))和/或具有上述類型的耦合部件的多種模型組成。數(shù)據(jù)模型融合的結(jié)果是空間上和時間上確定的碳通量的實際質(zhì)量，其可用于計算用于交易的碳單位(公噸)。本發(fā)明的又一方面提供部署各系統(tǒng)的系統(tǒng)的方法，用于對設施內(nèi)或地方、區(qū)域、州、國家和全國景觀區(qū)內(nèi)的分立點或根據(jù)地理條約規(guī)定或在行星地球的表面、地下或大氣層上的整個任何陸地或水域上的碳排放源和數(shù)量進行測量、報告及核查。本發(fā)明的又一方面提供直接比較基于地面和基于衛(wèi)星的碳測量的方法。在這種實施例中，衛(wèi)星可容納密封池主參考標準物以及測量相關部分的光譜以檢測碳排放的分析裝置。由于衛(wèi)星通過具有多同位素分析儀的集合的地區(qū)，因此星載密封參考池將確保在感測光譜的衛(wèi)星路徑中的用于所有分析儀的單基線，從而提供兩種方法(例如，基于地面和基于空間)之間的直接實時比較。在衛(wèi)星跨越多同位素分析儀的地理位置時，此實施例也可用于核查和/或校正集合的基線特征。在各實施例中，所述各系統(tǒng)的系統(tǒng)、部件和相關方法可用于氣體、液體或固體樣品，前提條件是首先通過加熱、燃燒或其它適當方式將固體或液體樣品轉(zhuǎn)換成氣體。在某些實施例中，對樣品氣體混合物中的組分濃度和同位素比率進行測量的方法包括如下：將樣品氣體混合物裝入能夠測量氣體濃度的儀器和能夠測量氣體同位素比率的儀器中。對所述樣品氣體混合物測量氣體濃度和氣體同位素比。在一些實施例中，所述方法還包括從所述氣體混合物中除去干擾種類。在一些實施例中，所述樣品氣體混合物的組分為二氧化碳，所述干擾氣體種類為氧氣。在一些實施例中，所述方法還包括增加或減少樣品氣體混合物的組分(例如，二氧化碳)的濃度，以便提高測量精度。在一些實施例中，在三池激光系統(tǒng)中基本上同時進行相關碳形式(12co2、13co2、14co2)中每一者的氣體濃度測量和氣體同位素比率測量。某些實施例提供用于對樣品氣體混合物中的組分濃度和同位素比率進行測量的設備。所述設備包括用于測量樣品氣體混合物中的組分濃度的裝置；用于測量樣品氣體混合物中組分的同位素比率的裝置；和將樣品氣體混合物裝入濃度測量裝置和同位素比率測量裝置的裝置。在某些情況下，濃度測量裝置為紅外氣體分析儀。在一些實施例中，同位素比率測量裝置為基于激光的裝置。在一些實施例中，所述設備還包括在測量組分前從樣品氣體混合物中除去一種或多種干擾種類的裝置。在某些情況下，樣品氣體混合物的組分為co2，干擾種類為氧氣。在一些實施例中，除去干擾氣體種類的裝置包括一個或多個化學洗滌器或氣體選擇性膜或?qū)⒏蓴_氣體種類與所述樣品氣體混合物的組分進行低溫分離的裝置。在一些實施例中，所述設備還包括用于增加或減少樣品氣體混合物中的組分濃度以便提高測量精度的裝置。在一些實施例中，用于增加組分濃度的裝置包括氣體選擇性膜或低溫阱，減少濃度的裝置包括在可膨脹的控制腔體(如，不銹鋼波紋管)內(nèi)用惰性氣體(如，氮)稀釋樣品氣體。某些實施例提供以上文所述的三池激光系統(tǒng)對多種碳種類的濃度和同位素比率進行同時測量(例如，同時測量碳13和碳14相比于12c的同位素比率)的設備。某些實施例提供如上所述用于組合分析系統(tǒng)的方法或設備，其中將所述系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)用于創(chuàng)建、管理碳預算并使之貨幣化。在某些情況下，所述系統(tǒng)包括裝置的地理坐標網(wǎng)。在一些實施例中，所述網(wǎng)絡覆蓋特定的工業(yè)用地、國家、州、區(qū)域、鄉(xiāng)村、溫室氣體條約的邊界或選定測量和監(jiān)測的任何其它區(qū)域。在某些情況下，獲得所述地區(qū)的結(jié)果以減少碳交易的不確定性?？刹捎梅雌墼p手段由各實體核查碳減排?？商峁┓先魏巫栽感曰驈娭菩詼p排政策或核查跨國碳減排條約的手段。在一些實施例中，提供通過以實際的實時測量代替碳排放估算來減少任何基于碳的金融工具交易的不確定性的手段。還在其它實施例中，所述各系統(tǒng)的系統(tǒng)可包括各種配置的與國際參考氣體相關的外部密封池參考氣體，其與現(xiàn)場分析儀分離，但用于經(jīng)由任何形式的遙測將主標準物與現(xiàn)場裝置中使用的標準物進行比較。還在其它實施例中，外部密封參考池可由衛(wèi)星或空間站空載，其中衛(wèi)星中的碳排放傳感器提供與與衛(wèi)星地面足跡重疊的地面上的基于地面的多同位素分析儀的比較，或為所有多同位素分析儀提供附加的參考氣體，這些多同位素分析儀在空載參考信號經(jīng)過多同位素分析儀的集合時通信和比較數(shù)據(jù)。本發(fā)明的另一方面提供預定分配在有關特定應用所關注的整個地理區(qū)域內(nèi)的所需或最佳的分析儀密度和測量頻率。對碳通量的測量、監(jiān)測、分析及核查可提供對分析儀的最佳密度和測量頻率的進一步了解。在某些實施例中描述用于產(chǎn)生將森林空氣中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的各系統(tǒng)的系統(tǒng)。該各系統(tǒng)的系統(tǒng)可包括用于收集森林中的碳通量數(shù)據(jù)的碳數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)和用于將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將森林中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。用于收集森林中的碳通量數(shù)據(jù)的碳數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)包括設置在整個森林中的預定代表性位置處的分析儀陣列，其中每個分析儀包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置、測量森林空氣樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量的樣品室、能夠以至少1hz或10hz或50hz或100hz的速率來測量12c、13c和14c同位素的計時器、用于獲得標準參考基線并基于標準參考基線對由每個所述分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量進行校準的標準參考氣體模塊以及用于將所測量的森林空氣中的12c、13c和14c同位素量發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的遙測裝置。在某些實施例中描述用于產(chǎn)生將森林空氣中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的方法。該方法包括(a)將分析儀陣列設置在整個森林中的預定代表性位置處，其中每個分析儀包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置和樣品室；(b)以至少1hz或10hz或50hz或100hz的速率在分析儀的樣品室中收集森林空氣樣品并測量樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量；(c)用標準參考氣體模塊來獲得標準參考基線；(d)基于標準參考基線對由每個分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量進行校準；(e)將所測量的森林空氣樣品中的12c、13c和14c同位素量發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；以及(f)在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將森林中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品。在某些實施例中，每個分析儀包括標準參考氣體模塊，使得可在每個分析儀處獲得標準參考基線。在某些實施例中，該各系統(tǒng)的系統(tǒng)還包括全球參考系統(tǒng)，其包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置、測量全球參考樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量的全球參考樣品池以及基于測量的全球參考樣品中含有的12c、13c和14c同位素量將由數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量標準化以使得可基于測量的全球參考樣品中的12c、13c和14c同位素量將測量的森林空氣樣品中的12c、13c和14c同位素量標準化的校準系統(tǒng)。在某些實施例中，全球參考樣品可位于衛(wèi)星中。在某些實施例中，將至少25、50、75或100個分析儀設置在整個森林中的預定代表性位置處。在某些實施例中，預定代表性位置包括分立森林區(qū)的邊界，其中所述邊界包括區(qū)域、州、多個州、規(guī)定了溫室氣體條約或需要監(jiān)測溫室氣體的其它公約的邊界配置。在某些實施例中，預定代表性位置包括在林冠上方、在林冠下方以及在林地處。在某些實施例中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)還可包括針對生物源碳和化石燃料碳參數(shù)化的一個或多個轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將森林中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品。在某些實施例中描述用于產(chǎn)生將土壤中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的各系統(tǒng)的系統(tǒng)。該各系統(tǒng)的系統(tǒng)可包括用于收集土壤中的碳通量數(shù)據(jù)的碳數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)和用于將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將土壤中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。用于收集土壤中的碳通量數(shù)據(jù)的碳數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)包括設置在整個土壤中的預定代表性位置處的分析儀陣列，其中每個分析儀包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置、測量土壤樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量的樣品室、可以至少1hz或10hz或50hz或100hz的速率來測量12c、13c和14c同位素的計時器、用于獲得標準參考基線并基于所述標準參考基線對由每個所述分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量進行校準的標準參考氣體模塊以及用于將土壤中的12c、13c和14c同位素測量量發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的遙測裝置。在某些實施例中描述用于產(chǎn)生將土壤中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的方法。該方法包括(a)將分析儀陣列設置在整個土壤中的預定代表性位置處，其中每個分析儀包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置和樣品室；(b)以至少1hz或10hz或50hz或100hz的速率在分析儀的樣品室中收集土壤樣品并測量樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量；(c)用標準參考氣體模塊來獲得標準參考基線；(d)基于標準參考基線對由每個分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量進行校準；(e)將土壤樣品中的12c、13c和14c同位素測量量發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；以及(f)zau數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將測量的12c、13c和14c同位素測量量轉(zhuǎn)換成將土壤中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品。在某些實施例中，每個分析儀包括標準參考氣體模塊，使得可在每個分析儀處獲得標準參考基線。在某些實施例中，該各系統(tǒng)的系統(tǒng)還包括全球參考系統(tǒng)，其包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置、測量全球參考樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量的全球參考樣品池以及基于測量的全球參考樣品中含有的12c、13c和14c同位素量將由數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量標準化以使得可基于測量的全球參考樣品中的12c、13c和14c同位素量使土壤樣品中的12c、13c和14c同位素測量量標準化的校準系統(tǒng)。在某些實施例中，全球參考樣品可位于衛(wèi)星中。在某些實施例中，將至少25、50、75或100個分析儀設置在整個土壤中的預定代表性位置處。在某些實施例中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)還可包括針對生物源碳和化石燃料碳參數(shù)化的一個或多個轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將土壤中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品。在某些實施例中，相對于測量的生物源碳的化石碳的測量量可表明土壤被破壞。在某些實施例中描述用于產(chǎn)生將農(nóng)業(yè)區(qū)中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的各系統(tǒng)的系統(tǒng)。該各系統(tǒng)的系統(tǒng)可包括用于收集農(nóng)業(yè)區(qū)中的碳通量數(shù)據(jù)的碳數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)和用于將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將農(nóng)業(yè)區(qū)中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。用于收集農(nóng)業(yè)區(qū)中的碳通量數(shù)據(jù)的碳數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)包括設置在農(nóng)業(yè)區(qū)中的預定地上和地下位置處的分析儀陣列，其中每個分析儀包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置、測量地上和地下位置處樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量的樣品室、可以至少1hz或10hz或50hz或100hz的速率來測量12c、13c和14c同位素的計時器、用于獲得標準參考基線并基于所述標準參考基線對由每個所述分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量進行校準的標準參考氣體模塊以及用于將測量的農(nóng)業(yè)區(qū)中的12c、13c和14c同位素量發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的遙測裝置。在某些實施例中描述用于產(chǎn)生將農(nóng)業(yè)區(qū)中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的方法。該方法包括(a)將分析儀陣列設置在農(nóng)業(yè)區(qū)中的預定代表性地上和地下位置處，其中每個分析儀包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置和樣品室；(b)以至少1hz或10hz或50hz或100hz的速率在分析儀的樣品室中收集地上和地下位置處的碳氣體樣品并測量樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量；(c)用標準參考氣體模塊來獲得標準參考基線；(d)基于標準參考基線對由每個分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量進行校準；(e)將測量的地上和地下位置處的樣品中的12c、13c和14c同位素量發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；以及(f)在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將農(nóng)業(yè)區(qū)中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品。在某些實施例中，地上位置可包括地面以上0至20米。在一些其它實施例中，地下位置可包括地面以下0至100米。在某些實施例中，每個分析儀包括標準參考氣體模塊，使得可在每個分析儀處獲得標準參考基線。在某些實施例中，該各系統(tǒng)的系統(tǒng)還包括全球參考系統(tǒng)，其包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置、測量全球參考樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量的全球參考樣品池以及基于測量的全球參考樣品中含有的12c、13c和14c同位素量將由數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量標準化以使得可基于測量的全球參考樣品中的12c、13c和14c同位素量使農(nóng)業(yè)區(qū)的樣品中的12c、13c和14c同位素測量量標準化的校準系統(tǒng)。在某些實施例中，全球參考樣品可位于衛(wèi)星中。在某些實施例中，將至少25、50、75或100個分析儀設置在整個農(nóng)業(yè)區(qū)中的預定代表性位置處。在某些實施例中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)還可包括針對生物源碳和化石燃料碳參數(shù)化的一個或多個轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將農(nóng)業(yè)區(qū)中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品。在某些實施例中描述用于產(chǎn)生將水域中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的各系統(tǒng)的系統(tǒng)。該各系統(tǒng)的系統(tǒng)可包括用于收集水域中的碳通量數(shù)據(jù)的碳數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)和用于將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將水域中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。用于收集水域中的碳通量數(shù)據(jù)的碳數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)包括設置在整個水域中的預定代表性位置處的分析儀陣列，其中每個分析儀包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置、能夠?qū)λ蛑械娜芙鈿怏w進行氣提的氣提裝置、測量從水域樣品中氣提的溶解氣體中含有的各12c、13c和14c同位素量的樣品室、可以至少1hz或10hz或50hz或100hz或至少每小時一次的速率來測量12c、13c和14c同位素的計時器、用于獲得標準參考基線并基于所述標準參考基線對由每個所述分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量進行校準的標準參考氣體模塊以及用于將測量的水域中的12c、13c和14c同位素量發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的遙測裝置。在某些實施例中，描述了用于產(chǎn)生將水域中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的方法。該方法包括(a)將分析儀陣列設置在整個水域中的預定代表性位置處，其中每個分析儀包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置、樣品室和能夠?qū)λ蛑械娜芙鈿怏w進行氣提的氣提裝置；(b)收集分析儀中的水樣；(c)對水樣中的溶解氣體進行氣提；(d)以至少1hz或10hz或50hz或100hz或至少一小時一次的速率在分析儀的樣品室中收集氣體并來測量樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量；(e)用標準參考氣體模塊來獲得標準參考基線；(f)基于標準參考基線對由每個分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量進行校準；(g)將測量的水域的溶解氣體樣品中的12c、13c和14c同位素量發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；以及(h)在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將水域中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品。在某些實施例中，每個分析儀包括標準參考氣體模塊，使得可在每個分析儀處獲得標準參考基線。在某些實施例中，該各系統(tǒng)的系統(tǒng)還包括全球參考系統(tǒng)，其包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置、測量全球參考樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量的全球參考樣品池以及基于測量的全球參考樣品中含有的12c、13c和14c同位素量將由數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量標準化以使得可基于測量的全球參考樣品中的12c、13c和14c同位素量使測量的水樣中的12c、13c和14c同位素量標準化的校準系統(tǒng)。在某些實施例中，全球參考樣品可位于衛(wèi)星中。在某些實施例中，將至少25、50、75或100個分析儀設置在整個水域中的預定代表性位置處。在某些實施例中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)還可包括針對生物源碳和化石燃料碳參數(shù)化的一個或多個轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將水域中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品。在某些實施例中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)跟蹤一段時間內(nèi)的測量的12c、13c和14c同位素量，以監(jiān)測水域中的營養(yǎng)物質(zhì)變化。在某些實施例中描述用于產(chǎn)生將煙氣中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的各系統(tǒng)的系統(tǒng)。該各系統(tǒng)的系統(tǒng)可包括用于從煙氣收集碳通量數(shù)據(jù)的碳數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)和用于將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將煙氣中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。用于從煙氣收集碳通量數(shù)據(jù)的碳數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)包括設置在暴露到煙氣的預定代表性位置處的分析儀陣列，其中每個分析儀包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置、測量煙氣樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量的樣品室、允許一天至少1,440次、1hz或10hz或50hz或100hz的速率來測量12c、13c和14c同位素的計時器、用于獲得標準參考基線并基于所述標準參考基線對由每個所述分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量進行校準的標準參考氣體模塊以及用于將測量的煙氣中的12c、13c和14c同位素量發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的遙測裝置。在某些實施例中描述用于產(chǎn)生將煙氣中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的方法。該方法包括(a)將分析儀陣列設置在暴露到煙氣的預定代表性位置處，其中每個分析儀包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置和樣品室；(b)以一天至少1,440次、1hz或10hz或50hz或100hz的速率在分析儀的樣品室中收集煙氣樣品并測量樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量；(c)用標準參考氣體模塊來獲得標準參考基線；(d)基于標準參考基線對由每個分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量進行校準；(e)將測量的煙氣樣品中的12c、13c和14c同位素量發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；以及(f)在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將煙氣中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品。在某些實施例中，每個分析儀包括標準參考氣體模塊，使得可在每個分析儀處獲得標準參考基線。在某些實施例中，該各系統(tǒng)的系統(tǒng)還包括全球參考系統(tǒng)，其包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置、測量全球參考樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量的全球參考樣品池以及基于測量的全球參考樣品中含有的12c、13c和14c同位素量將由數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量標準化以使得可基于全球參考樣品中的12c、13c和14c同位素量使測量的煙氣樣品中的12c、13c和14c同位素量標準化的校準系統(tǒng)。在某些實施例中，全球參考樣品可位于衛(wèi)星中。在某些實施例中，將至少25、50、75或100個分析儀設置在接觸煙氣的預定代表性位置處。在某些實施例中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)還可包括針對生物源碳和化石燃料碳參數(shù)化的一個或多個轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將煙氣中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品。在某些實施例中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)跟蹤一段時間內(nèi)測量的12c、13c和14c同位素量，以根據(jù)規(guī)定或自愿性排放準則來監(jiān)測化石碳燃燒的減少。在某些實施例中描述用于產(chǎn)生將核電站附近的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的各系統(tǒng)的系統(tǒng)。該各系統(tǒng)的系統(tǒng)可包括用于收集煙氣中的碳通量數(shù)據(jù)的碳數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)和用于將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將核電站附近的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。用于收集核電站附近的碳通量數(shù)據(jù)的碳數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)包括設置在核電站附近的預定代表性位置處的分析儀陣列，其中每個分析儀包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置、測量核電站排放物中含有的各12c、13c和14c同位素量的樣品室、可以至少1hz或10hz或50hz或100hz的速率來測量12c、13c和14c同位素的計時器、用于獲得標準參考基線并基于所述標準參考基線對由每個所述分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量進行校準的標準參考氣體模塊以及用于將核電站排放物中的12c、13c和14c同位素測量量發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的遙測裝置。在某些實施例中描述用于產(chǎn)生將核電站附近的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品的方法。該方法包括(a)將分析儀陣列設置在核電站附近的預定代表性位置處，其中每個分析儀包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置和樣品室；(b)以至少1hz或10hz或50hz或100hz的速率在分析儀的樣品室中收集核電站排放物樣品并測量樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量；(c)用標準參考氣體模塊來獲得標準參考基線；(d)基于標準參考基線對由每個分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量進行校準；(e)將測量的核電站排放物樣品中的12c、13c和14c同位素量發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；以及(f)在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將核電站排放物中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品。在某些實施例中，每個分析儀包括標準參考氣體模塊，使得可在每個分析儀處獲得標準參考基線。在某些實施例中，該各系統(tǒng)的系統(tǒng)還包括全球參考系統(tǒng)，其包括12c激光裝置、13c激光裝置、14c激光裝置、測量全球參考樣品中含有的各12c、13c和14c同位素量的全球參考樣品池以及基于測量的全球參考樣品中含有的12c、13c和14c同位素量將由數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的分析儀所測量的12c、13c和14c同位素量標準化以使得可基于測量的全球參考樣品中的12c、13c和14c同位素量使測量的核電站排放物中的12c、13c和14c同位素量標準化的校準系統(tǒng)。在某些實施例中，全球參考樣品可位于衛(wèi)星中。在某些實施例中，將至少25、50、75或100個分析儀設置在核電站附近的預定代表性位置處。在某些實施例中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)還可包括針對生物源碳和化石燃料碳參數(shù)化的一個或多個轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將測量的12c、13c和14c同位素量轉(zhuǎn)換成將核電站排放物中的生物源碳和化石碳分別量化的可交易產(chǎn)品。附圖說明圖1為1850年至2000年間14co2、13co2和co2濃度(來源于多種來源)的濃度匯總圖(kosovic2008)。圖2為化石燃料、現(xiàn)代植物的氣體排放物中13c與14c同位素比率圖以及具有不同濃度的石化燃料的液體生物燃料的分析圖。13c對14c數(shù)據(jù)表示反映如下化石燃料和生物源碳源的生物圈中的相關源項。生物柴油共混物(菱形)(reddy等，2008)；天然氣、液體燃料和煤的值(填充的方形)(widory2006)；現(xiàn)代草(實心棒形)(riley等，2008)；現(xiàn)代玉米(填充的倒三角形)(hsueh等，2007)；現(xiàn)代空氣(橢圓形)(levin等，2003)；開框表示現(xiàn)代c4植物系列(o’leary,1988)；開框表示現(xiàn)代c3植物系列(o’leary,1998)；實心框表示巖漿co2(mary&jambon,1987)；開三角表示猛犸山(mammothmountain)地區(qū)的伐樹地和正常林地中的土壤co2(farrar等，1995)。圖3為co2的9種同位素異數(shù)體的激發(fā)波長的圖示。箭頭表示用于確定14c16o2101、13c16o2102和12c16o2103同位素比率的激光躍遷。圖4為表示根據(jù)某些實施例的系統(tǒng)的模塊的框圖。圖5為可進行同位素分析以將來自要用于碳交易的氣體的主要來源的碳排放量化的典型環(huán)境的圖示。圖6為根據(jù)某些實施例的設備的匯總框圖。圖6至11中將使用下列附圖標號。2氣密性入口管4紅外氣體分析儀5氣密性耦合管6電連接7氣密性耦合管8基于微處理器的數(shù)據(jù)采集單元9氣密性耦合管10電連接11電連接12電連接14自備式電源單元15天氣硬化容器16電連接18樣品調(diào)節(jié)單元20電連接22電連接24同位素比率分析儀26電連接28電連接29耦合管30隔膜泵33排放管34進氣管36氧洗滌器38出氣管40進氣管42氣密性氣室44氣密性耦合管46氣體選擇性膜48氣密性耦合三通管50純氮源52氣密性耦合54流量控制閥56出氣管58氣密性耦合管60真空兼容電磁閥62氣密性耦合管64氣密性入口管66真空兼容電磁閥68氣密性耦合三通管70氣密性耦合管72電磁閥74純氮源76四口二位流量切換閥78耦合管80耦合管82低溫阱84出氣管86耦合管88不銹鋼蓋90圓盤92氣密性電氣饋入裝置94u形管的開口端98u形管的開口端100不銹鋼排放管102電磁閥104排氣管106玻璃纖維絕緣的電阻加熱絲108不銹鋼u形管110不銹鋼氣瓶112液氮杜瓦瓶113用于未知測量的樣品室(znse窗)114載氣瓶或發(fā)生器115不銹鋼可膨脹波紋管116進樣口117調(diào)節(jié)進入樣品池中的氣流的毛細管圖7為并入圖6的設備中的樣品調(diào)節(jié)單元的實施例的框圖。圖8為并入圖6的設備中的樣品調(diào)節(jié)單元的另一個實施例的框圖，此樣品調(diào)節(jié)單元采用氣體選擇性膜。圖9為并入圖6的設備中的樣品調(diào)節(jié)單元的實施例的框圖，此樣品調(diào)節(jié)單元采用低溫阱。圖10為并入圖8的樣品調(diào)節(jié)單元中的低溫阱的實施例的示意性剖視圖。圖11為并入圖6的設備中的樣品調(diào)節(jié)單元的實施例的框圖，此樣品調(diào)節(jié)裝置采用適當?shù)妮d氣(如，氮氣)的源，以對給定樣品進行稀釋，從而增加樣品中13c和14c的準確度和精度。圖12為密封參考池的示意圖，這些密封參考池由分析儀器參考池、外部主要或全球參考池和針對13co2606、14co2608以及13co2和14co2的混合物607的星載609參考池組成。包括一套全球標準(其它實驗室為其獲得數(shù)據(jù))的針對14co2的密封參考標準的范圍可從比率為100％的現(xiàn)代14co2600、至比率為0.5％的現(xiàn)代601至比率為0％的現(xiàn)代602。針對13co2的密封參考池可由-25‰603、-5.00‰604和+10‰605的13c同位素比率組成。每個主要或全球密封參考池的制造應便于針對特定同位素組成的所有密封池(610,611,612)均相同，從而確保對集合中和可設置分析儀的整個集合中的分析儀進行比較。圖13為根據(jù)采用三個激光系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)以及參考和標準硬件的某些實施例的用于12c、13c和14c測量的三池激光系統(tǒng)的示意圖。圖14為根據(jù)樣品體積增加或減少以便將校準曲線、主要參考和外部衛(wèi)星參考用于氣體樣品的12c/13c和14c組成的最佳測量的需要的三池系統(tǒng)的樣品操作序列的一個實施例的示意圖。氣體樣品300進入確定12c、13c和14c的濃度的分析儀301。如果13co2和/或14co2的濃度過低302，則可使用將低溫阱(參見圖10)來濃縮這些種類(species)或如果該濃度對于最佳測量過高302，則采用波紋管組件(參見圖11)來用載氣稀釋原始樣品。在調(diào)節(jié)樣品大小后，選擇用于14c303和13c308的校準曲線，以確保未知的樣品濃度在校準曲線的范圍內(nèi)。另外，可測量主要參考氣體，以檢驗14c測量304和13c測量309的功能。主要參考氣體304、309優(yōu)選地包含在分析儀的密封池中，并表示所有分析儀的所有這種主要參考池中的相同濃度的13c和14c，以便確保對各個分析儀和不同組分析儀之間進行比較。對分析儀功能和可比性的附加檢驗可通過采用用于14c305和13c310的外部參考池的進一步測量來進行。305和310理論上均位于外部參考氣體模塊中，外部參考氣體模塊不用于分析未知數(shù)，可通過遙測實時訪問并可位于設置分析儀集合的一個或多個區(qū)域。作為外部密封池參考氣體的305和306對于每個同位素種類理論上均相同，并優(yōu)選地已在世界各地的許多實驗室中測量，因此包括全球參考氣體，該氣體可使其它數(shù)據(jù)集與采用多同位素分析儀得到的數(shù)據(jù)集直接相關。這樣的外部全球參考氣體的比較為確保所有這種儀器的可比性提供了附加標準和/或可用于利用所述參考氣體的已知值對數(shù)據(jù)集進行調(diào)節(jié)。另外，外部參考氣體的比較可通過衛(wèi)星操作13c311和14c306的所述密封參考氣體來進行，使得在衛(wèi)星的傳感器光束穿過一個或多個多同位素分析儀時，可對陸基分析儀和空基傳感器進行直接比較。將樣品氣體從分析儀中排出307、312或?qū)ζ渲匦略O定路徑，以反復進行分析。反復分析可能有利于進一步表征13c和14c的結(jié)果，從而可收集統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以更好地確定分析儀的精確度和精度。圖15為根據(jù)單個裝置100、具有參考池和遙測天線的裝置102、所選裝置的陣列103以及具有相互比較和相互可比性選項的所選裝置的陣列104的某些實施例并參考外部主要參考(pr)標準105來示出儀器、位置和儀器相互比較概述和組織的圖示。附加外部標準也可并入到所需的分析設計中，以確保整個儀器和集合的可比性。圖16為示出互校準(intercalibrated)裝置的陣列的實施例的圖示，這些互校準裝置覆蓋特定地理區(qū)域105、通過衛(wèi)星或其它無線裝置106、107將每個裝置的互校準數(shù)據(jù)傳輸至中央數(shù)據(jù)和模型分析中心108。圖17為示出覆蓋地球的三個地理區(qū)域(l1,l2,l3)的互校準裝置的集合900的實施例的圖示。三個集合由9個單獨的分析儀構(gòu)成，這些分析儀采用互校準程序(參見圖14)、所選的單獨的參考氣體901、主要參考氣體和/或全球參考氣體(參見圖14)902在一個集合和跨集合中被互校準，并可選地包括在單獨的參考氣體模塊中和可選地包括在如用于從太空測量和監(jiān)測溫室氣體的衛(wèi)星908中。數(shù)據(jù)遙測可通過任何無線裝置904(包括通信衛(wèi)星903)進行。903將來自互校準分析儀900的實時數(shù)據(jù)以及參考和/或全球參考池數(shù)據(jù)901、902傳達至數(shù)據(jù)中心和碳交易所906，要意識到參考池901、902根據(jù)與這些分析儀、校準程序和互校準程序相關的技術因素可具有所需的相同或不同13c和14c組成(參見圖12)。在一個實施例中，對于電子實時碳交易平臺906，這種數(shù)據(jù)和通信為準瞬時。也可將來自分析儀的數(shù)據(jù)與來自太空的感測溫室氣體的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行比較907，從而對這種數(shù)據(jù)進行額外的核查。圖18示出了根據(jù)某些實施例的數(shù)據(jù)/模型中心109的圖，所述數(shù)據(jù)/模型中心以指定聚合水平110、111為指定區(qū)域產(chǎn)生集成模型輸出。這致使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成碳交易單位(如，公噸co2)而發(fā)送至適當?shù)幕谔嫉慕灰姿?12、113。這些數(shù)據(jù)可根據(jù)表示的碳類型，諸如生物源碳(例如，森林碳)對基于碳的工業(yè)化石燃料，并根據(jù)特定交易所的交易協(xié)議在實時市場(例如，瞬時)中或在較不頻繁地被訪問。圖19示出了用于給定地理區(qū)域401、給定時間段402的各系統(tǒng)的系統(tǒng)的主要部件工序的匯總圖，具有儀器400和分析儀測量的樣品數(shù)據(jù)406、分析儀組或集合400和數(shù)據(jù)集合406、共用校準和互校準協(xié)議403、全球參考協(xié)議404和外部星基標準405。所有數(shù)據(jù)均通過無線或其它遙測裝置407傳輸至數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心管理數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)408并入一個或多個模型409中，最后將這些模式轉(zhuǎn)換成公噸的源于生物源或化石燃料的碳410。這樣的單位可被登記和行政處理411，以在適當?shù)臏厥覛怏w交易所、平臺等412中出售。圖20示出了產(chǎn)生來自分析儀804、805、806和807(面板b)的13c數(shù)據(jù)集(面板a)801的互校準結(jié)構(gòu)的實例。分析儀804、805、806和807位于分立位置(面板c)。分析儀804、805、806和807也可與任選的外部參考和/或全球參考氣體模塊809集成，以確保整個儀器在時間和空間內(nèi)的可比性。圖21示出了scada通信和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的實例，該結(jié)構(gòu)用于自單獨或分組的同位素分析儀的數(shù)據(jù)傳輸、與可選的外部主要參考標準進行比較、通過主控主機收集這種數(shù)據(jù)并隨后傳輸至碳交易所。圖22示出了假設的部分碳預算、其嵌套結(jié)構(gòu)(面板a)和進行雙碳核算的示例性模型結(jié)果(面板b)。圖23示出了根據(jù)季節(jié)使用各系統(tǒng)的系統(tǒng)來測量、報告、核查并提供2.5年期間置于森林中的裝置陣列的碳交換的實例。示出了co2總濃度的假想碳通量、13co2和14co2比率。圖24示出了使用各系統(tǒng)的系統(tǒng)來測量、報告、核查并提供整個美國大陸的碳交換的實例。任選的外部主要參考標準可根據(jù)州、區(qū)域和大陸的報告目標采用。圖25示出了使用各系統(tǒng)的系統(tǒng)來為緬因州測量、報告、核查并提供碳排放數(shù)據(jù)的實例。根據(jù)需要可采用任選的主要參考標準。圖26示出了使用各系統(tǒng)的系統(tǒng)來測量、報告、核查并提供用于區(qū)域溫室氣體倡議(regionalgreenhouseinitiative(rggi))的碳交換的實例，包括康涅狄格州、特拉華州、緬因州、馬里蘭州、馬薩諸塞州、新罕布什爾州、新澤西州、紐約州、羅德島州和佛蒙特州。根據(jù)需要可采用任選的外部參考標準。圖27示出了使用各系統(tǒng)的系統(tǒng)來測量、報告、核查并提供用于中西部溫室氣體減排協(xié)議(midwestgreenhousegasaccord(2009))的碳交換的實例，包括愛荷華州、伊利諾斯州、堪薩斯州、馬尼托巴省(加拿大)、密歇根州、明尼蘇達州和威斯康星州。根據(jù)需要可采用任選的外部參考標準。圖28示出了使用各系統(tǒng)的系統(tǒng)來測量、報告、核查并提供用于西部氣候倡議(westernclimateinitiative)的碳交換的實例，包括華盛頓州、俄勒岡州、加利福尼亞州、蒙大拿州、猶他州、亞利桑那州、新墨西哥州、不列顛哥倫比亞省(加拿大)、馬尼托巴省(加拿大)、安大略省(加拿大)和魁北克省(加拿大)。根據(jù)需要可采用任選的外部參考標準。圖29示出了使用各系統(tǒng)的系統(tǒng)來測量、報告、核查并提供用于歐盟交換交易計劃(europeanunionexchangetradingscheme)的碳交換的實例，包括的國家為奧地利、比利時、捷克共和國、愛沙尼亞、法國、匈牙利、德國、希臘、愛爾蘭、意大利、拉脫維亞、立陶宛、盧森堡、馬耳他、荷蘭、波蘭、斯洛伐克、斯洛文尼亞、西班牙、瑞典、英國、挪威、冰島和列支敦士登。根據(jù)需要可采用任選的外部參考標準。圖30示出了使用各系統(tǒng)的系統(tǒng)來測量、報告、核查并提供用于土壤碳排放的碳交換的實例。根據(jù)需要可采用任選的外部參考標準。圖31示出了使用各系統(tǒng)的系統(tǒng)來測量、報告、核查并提供用于農(nóng)業(yè)活動的碳交換的實例。根據(jù)需要可采用任選的外部參考標準。圖32示出了使用各系統(tǒng)的系統(tǒng)來測量、報告、核查并提供碳交換用于海洋交換的碳交換的實例。根據(jù)需要可采用任選的外部參考標準。圖33示出了使用各系統(tǒng)的系統(tǒng)來測量、報告、核查并提供用于以美國紐約州紐約市為代表的城市范圍碳交換的實例。根據(jù)需要可采用任選的外部參考標準。圖34示出了各使用系統(tǒng)的系統(tǒng)來測量、報告、核查并提供用于co2封存項目的碳交換的實例。根據(jù)需要可采用任選的外部參考標準。圖35示出了使用系統(tǒng)的系統(tǒng)來測量、報告、核查并提供煙氣的碳交換的實例。根據(jù)需要可采用任選的外部參考標準。具體實施方式未滿足長期以來對直接測量和監(jiān)測碳排放的公認需要目前，氣態(tài)二氧化碳的碳排放主要通過多種二級數(shù)據(jù)(包括，燃料燃燒量、燃燒效率和經(jīng)濟數(shù)據(jù))來估算?！堵?lián)合國氣候變化框架公約》(unitednationsframeworkconventiononclimatechange)要求的碳庫存本身已被報告，并且基本上未進行核查(ellerman和joskow，2008)。大氣環(huán)境中二氧化碳總量的實際測量由多位利益相關者進行，但未反映排放來源或類型，并且可能不與來源和量級(例如，海洋、森林、工業(yè)、碳捕獲與儲存)不同的各個co2來源直接相關。實際上，未在符合法規(guī)的京都議定書前期設想將排放數(shù)據(jù)整合來支持金融市場所需的監(jiān)測水平和適當?shù)募夹g水平。歐盟排放交易計劃(europeanunionemissionstradingscheme)(convery和redman，2007)的簡史已表明，未成功地滿足直接測量、監(jiān)測、報告、核查和貨幣化要求，這正如價格波動、設限難度以及排放通量估算值可高達總排放量(kosovic,2008)的10％且該值在次大陸范圍和次年范圍(例如，turnbull等，2006)時可能更高的認識所證實。此外，京都協(xié)議未設計用于將來自天然源(如，世界森林和海洋)的碳通量與工業(yè)排放的碳通量合并，因為針對co2通量的網(wǎng)絡的測量、監(jiān)測和報告不充分，所述網(wǎng)絡需要表示生態(tài)系統(tǒng)功能的診斷性碳種類。因此，即使長期以來已公認大型碳交換(如，森林中的碳封存)測量和監(jiān)測的重要性和需要，但此系統(tǒng)并未到位。根據(jù)目前的操作協(xié)議，未將對由化石燃料燃燒或天然生物源導致的碳排放進行的直接測量用于加強條約規(guī)定或量化森林碳封存的潛力。新興碳市場的雙方(例如，叫價(買方)和開價(賣方))需要對交易的碳實體進行量化，以使定價可信且獲得市場支持，而同時需要全球型數(shù)據(jù)來評估碳市場作為對氣候變化和生物圈性能不確定因素的響應的有效性(例如，canadell等，2007；raupach等，2007，usclimatechangescienceprogram2007)。因此，有效的多尺度測量和監(jiān)測會是一種核查“京都議定書”或其它協(xié)議、溫室氣體條約或公約(例如，區(qū)域溫室氣體倡議，2009年)規(guī)定的京都議定書承諾、整合跨整個景觀區(qū)的碳預算以及將碳管理區(qū)域內(nèi)的行星表面的碳通量量化的獨立方式。然而，盡管此監(jiān)測系統(tǒng)是長期以來的需要，并且其重要性已得到公認，但基于直接測量的可擴展的碳核算系統(tǒng)尚不可用。稀有形式的碳滿足測量和監(jiān)測需要的潛力稀有形式的碳(即，13c和14c)對于區(qū)別生物源與化石co2很關鍵，然而由于難以進行迅速、可靠、可比較和經(jīng)核查的測量而未廣泛使用這些稀有形式的碳。稀有形式的碳根據(jù)其在co2中的濃度并以這些形式經(jīng)生物和物理過程分離的方式來診斷(keeling1979；graven等，2009)。一種對遍布于行星環(huán)境(例如，全球?qū)嵉噩F(xiàn)場)中的稀有形式的碳進行可靠和可比較的測量的方式將通過時間和空間為定量碳度量指標提供基礎，并為碳定價和交易提供依據(jù)。雖然co2的濃度可高精度測量，且分布范圍廣泛(現(xiàn)以57個國家的252個站為代表)(wmo2009；peters等，2007)，但濃度測量不能單獨地提供該溫室氣體的源與匯完全去卷積。因此，內(nèi)在部分碳核算導致評估項目性能的所得預算、設限(用于限額與交易程序(capandtraderoutines))產(chǎn)生不確定性，而最終導致確定各市場的碳定價的不確定性。然而，生物圈和大氣環(huán)境中所有二氧化碳動態(tài)所固有和嵌入的稀有形式的碳(特別是碳同位素)提供了識別特定二氧化碳源(如，來自化石燃料)的方式，并提供關于界定的景觀區(qū)內(nèi)自然碳循環(huán)的功能的數(shù)據(jù)。稀有形式的碳(如，13co2和14co2)的數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)率(例如，連續(xù)、每日、每周、每月)與co2的濃度數(shù)據(jù)相比而言極小(tans等，1996)；14co2數(shù)據(jù)尤其受到限制。盡管確定co2的同位素異數(shù)體(13c、14c)可對相關碳源/匯項進行有用的限制(例如，tans等，1996；turnbull等，2010；graven等，2009；riley等，2008)，但基于碳同位素異數(shù)體的實際測量來測量、監(jiān)測、報告、核查、核算和管理碳預算以及相關金融工具所需的可行的“各系統(tǒng)的系統(tǒng)”尚不可用。相反，同位素異數(shù)體通常通過使用不同儀表和方法在特定位置單獨地獲得。同位素異數(shù)體主要通過對燒瓶樣品的分立單項分析來確定，燒瓶樣品隨后通過高真空磁式扇形同位素比質(zhì)譜儀(irms)經(jīng)大量成本和時間來分析(例如，tans等，1996；vaughn等，2010)?；蛘?，就大氣14co2分析而言，這種分析根據(jù)樣品大小和處理采用多種β-發(fā)射檢測器和加速器質(zhì)譜儀(ams)來進行(例如，stork等，1997；tuniz2001)。對大氣co2中14c進行的直接、迅速(例如，根據(jù)需要其范圍為次秒級數(shù)據(jù)至較長時間的數(shù)據(jù))和廣泛的測量將為化石燃料來源提供明確的定量數(shù)據(jù)。這種分析可與表示標準參考物質(zhì)的國際公認標準相關(例如，stuiver和polach，1977)，以作為主要標準以及14co2和13co2的全球參考框架(boaretto等，2002；vaughn等，2010)。從蘇斯效應(seusseffect)中反映的全球角度來看，可很好地理解大氣環(huán)境中關于13co2和14co2的組成(levin等，1989；1995；keeling1979)，然而廣泛的14co2分析將用于獨立地核查多個尺度(特別是對跟蹤指定區(qū)域的排放物至關重要的地方和區(qū)域尺寸)上的基于化石燃料的排放物(turnbull等，2006)。稀有形式的碳的天然豐度的大的差異(例如，13c1.1％；14c10-10％)體現(xiàn)在所用的儀表、進行可靠測量的難度和每個種類的數(shù)據(jù)率中。高精度13c和14c測量的數(shù)據(jù)率或取樣率(例如，每日或每秒的樣品數(shù)量)與為co2總濃度收集的數(shù)據(jù)相比而言相當小，從而導致測量太少，而不能支持碳交易。因此，盡管同位素測量是長期以來的需要且具有既定的科學有效性，但卻沒有一種方法或多個方法可基于其使碳排放數(shù)據(jù)與碳交易和碳管理直接相關的廣泛分布的集成式分析儀。因此，對13c和14c的重要同位素異數(shù)體具有直接、迅速、同時、多尺度和多同位素分析能力且可在現(xiàn)場連續(xù)或近乎連續(xù)地運行的系統(tǒng)將是一種測量、監(jiān)測、報告、核查、核算和管理碳預算、碳交易和行星氣候變化的高價值系統(tǒng)。迄今為止，還未將同位素數(shù)據(jù)用于測量或監(jiān)測碳排放以進行碳交易或輔助當前的碳或相關溫室氣體金融工具的使用或評估是否符合規(guī)定性或自愿性排放框架，盡管對此系統(tǒng)有明確和公認的需要(unfcc2009)。根據(jù)勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(lawrencelivermorenationallaboratory)進行的一項研究(kosovic等，2008)，將燃料消耗和氧化效率(代表化石燃料co2的主要來源)的不確定率估算為至少±10％。在2008年，交易的碳的美元進款額為1290億美元，則不確定額可達到±129億美元。因此，可減少經(jīng)濟不確定性的系統(tǒng)的系統(tǒng)將會對代表碳信用(carboncredit)買方和賣方的利益相關者極其有用，并使決策者和公眾確信基于碳的交易系統(tǒng)會得到妥善管理，使其透明和穩(wěn)定，并可免受欺詐。雖然現(xiàn)已廣泛地認識到需要此各系統(tǒng)的系統(tǒng)來減少經(jīng)濟不確定性并用直接測量代替估算，但此系統(tǒng)尚未設計或運行。碳預算使用碳的同位素形式對碳預算進行去卷積化石燃料排放物和由此導致的碳預算的變化是“京都議定書”機制(例如，ipcc2008)以及其它碳交易所和平臺關注的焦點。其為歐盟和美國新興自發(fā)市場(如，芝加哥氣候交易所(chicagoclimateexchange)(ccx2009))的碳交易和基于碳的金融工具的基礎。如果沒關于組分來源的信息，則難于構(gòu)造碳預算。因為通常測量的co2總量不會提供了來源或組分信息，顯然上述稀有形式的碳的同位素數(shù)據(jù)會極其有用并對測量、監(jiān)測、核查和核算化石燃料排放物很重要。至于碳13，該同位素不能單獨地區(qū)分化石燃料co2與天然co2，從而該同位素不能單獨地確定任一者。用化石燃料co2來稀釋大氣14co2為人們所熟知和理解。圖1(改編自kosovic等，2008)示出了在1850年至2000年期間測量分別來源于樹木年輪、冰芯和現(xiàn)代大氣環(huán)境的14co2(方形)、13co2(實心圓)和大氣co2濃度(開放式小圓)的圖。在該時期大氣環(huán)境中14co2的減少直接與化石燃料的增加有關，而化石燃料的增加與大氣環(huán)境中增加的co2濃度相關。14c的半衰期大約為5730年，從而使其成為化石co2排放物的理想、直接和靈敏的示蹤物。遠自經(jīng)過數(shù)百萬年形成煤和天然氣期間的自然衰變以來，化石燃料便不含有14c。因此，添加不含14c的化石燃料co2強烈地稀釋了現(xiàn)代14c本底，該本底由天然形成的14c(libby等，1949)和原子彈釋放的14c(randerson等，2002)構(gòu)成。也顯示為減少的13co2記錄數(shù)據(jù)也與化石燃料記錄數(shù)據(jù)相關，因為植物性化石燃料(例如，煤和天然氣)耗盡關于大氣環(huán)境的13c。測量大氣環(huán)境中14co2的濃度達到2‰(o/oo)的精度，便可在380ppm的本底內(nèi)對約2ppm的化石燃料co2進行模型計算，從而界定給定來源的化石燃料輸出(kosovic等，2008；graven等，2009；riley等，2008)。該圖也清晰地示出了13c不能單獨地區(qū)分化石燃料碳與生物源碳。因此，意識到14c測量值和13c測量值與co2總測量值相比而言很稀少，因此作為在有意義的空間尺度上核查化石燃料排放物和條約規(guī)定以進行管理和貨幣化的重要方法，具有合格的精度和靈敏度且針對13c和14c來實時有效地跟蹤與化石燃料和生物源排放相關的同位素的設備和系統(tǒng)的系統(tǒng)是人們明確的需要和長期以來的追求。然而，此系統(tǒng)尚不可用或未運行。采用13c和14c測量得到的值如圖2所示。該圖示出了如附圖的詳細說明所公布的碳13(y軸)對碳14(x軸)的同位素比。據(jù)觀察，現(xiàn)代c3型植物(表示大部分植物和樹木)和化石燃料及其排放物就碳13比率(-20至-38‰，圖2)而言幾乎完全重疊。然而，14c數(shù)據(jù)通過-1000δ14c‰(表示100％的化石燃料碳)至大約+50‰(表示現(xiàn)代本底14c)的范圍明顯地將現(xiàn)代來源與化石燃料來源區(qū)分開來。特別地，來源于煤的碳13的值與現(xiàn)代c3氣體中13c的值極其相似，但14c比率顯然不同。因為化石燃料來源不含有14c，因此分析時所有這些來源明確地含有0％14c或表示為-1000δ14c‰。此外，可以看到工業(yè)燃料(包括，天然氣和煤)的碳排放在一定程度上可根據(jù)13c而非14c來相互加以區(qū)分。在汽車產(chǎn)生的co2的碳同位素比中，碳13比率也不同，但碳14比率相同，正如該圖示出的化石和現(xiàn)代類別所示。因此，能夠測量13c和14c組成的各系統(tǒng)的系統(tǒng)將會有利于確定可分析的任何氣體流的化石和生物源組分。例如，對于宣傳的生物源/化石燃料組合物(注意圖2的菱形符號)而言，為發(fā)電設施日益授權(quán)的生物燃料共混組合物(reddy等，2008)易于核查。因此，提供用于區(qū)分化石燃料co2和天然源或生物源co2的各系統(tǒng)的系統(tǒng)將會實現(xiàn)長期以來的迫切追求，即系統(tǒng)用于測量、監(jiān)測、核查和核算化石燃料排放物以及這種排放物對自然生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響。然而，此系統(tǒng)并不存在或目前尚未運行。此外，可以看到，可采用13c和14c比率來識別涉及c4植物(o’leary1998)(13c值的范圍為-19至-11‰，圖2)與c3植物(o’leary1998)的情況下的天然co2來源。c4植物常見于以平原為代表的干燥和干旱地區(qū)以及其它無林區(qū)。此區(qū)別將有利于監(jiān)測世界上的許多生態(tài)系統(tǒng)，在這些生態(tài)系統(tǒng)中，生物圈中與降雨量以及c3對c4組成變化相關的碳釋放或吸收的證據(jù)可對預測區(qū)域性氣候變化，包括碳為co2匯或源的地區(qū)，反之亦然。然而，盡管監(jiān)測碳吸收或釋放中的這種變化的重要性得到了公認，但目前尚未使用直接測量這種變化的各系統(tǒng)的系統(tǒng)。該圖所示的一個附加特征涉及對碳排放影響的生態(tài)系統(tǒng)功能的評估。一個釋放天然巖漿co2且經(jīng)過充分研究的著名地區(qū)-猛犸山(mammothmountain)顯示的數(shù)據(jù)(以開放式三角形表示)顯然說明了具有自然生態(tài)系統(tǒng)功能的地區(qū)中與土壤co2導致的樹木死亡有關的土壤co2。猛犸山的數(shù)據(jù)顯然表明，用14c和13c數(shù)據(jù)來監(jiān)測可能受捕集與儲存地下co2的大型項目釋放co2影響的生態(tài)系統(tǒng)功能是一種測量、監(jiān)測、核查和核算待用于碳信用的這種排放物的有效和靈敏的方式。基于避免碳排放，碳捕獲與儲存廣泛被視為一種管理煤基發(fā)電產(chǎn)生的導致碳信用的碳排放的方式(zwaan和gerlagh，2009，friedmann2007)，。然而，用于測量、監(jiān)測、評估或提供的明確方式或用于這種碳捕獲與儲存項目的泄漏的預警系統(tǒng)尚不可用，盡管人們普遍認為迫切需要此系統(tǒng)(ha-duong和loisel，2009)。因此，包含具有整合導致與基于碳的金融工具一致的數(shù)據(jù)的自然和工業(yè)/人為源碳通量的裝置的各系統(tǒng)的系統(tǒng)將極其有用。盡管需要此系統(tǒng)來提高根據(jù)減碳技術(如，碳捕獲與儲存)對碳信用進行測量、監(jiān)測、核查和核算的能力，但此系統(tǒng)尚不存在。目前，氣體收集和分析網(wǎng)絡由政府實體(如，國家海洋和大氣局(noaa)和聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織(csiro))來管理。各個團體(如，noaa和csiro)進行13c和14c分析的地點是小的，為大約20個主要代表海洋取樣地點的位置。例如，turnbull等(2007)僅利用了兩個位置的測量值來研究北美洲14co2的變化。turnbull等(2007)的數(shù)據(jù)結(jié)果顯然表明，需要大幅增加14co2的數(shù)據(jù)率來高度分辨碳排放。從而，政府機構(gòu)的現(xiàn)行14co2取樣方案不足以提供可用于支持碳交易和相關市場的數(shù)據(jù)。根據(jù)最新數(shù)據(jù)，不同同位素異數(shù)體的相對豐度的變化(大約10-4或0.1‰)對分析特別是13c的源和匯具有重要意義(keeling1958)。此外，在充分確定森林中co2的大氣環(huán)境-生態(tài)系統(tǒng)的交換的嚴格的現(xiàn)場研究中，例如，需要進行渦動相關(eddycovariance)測量(saleska2006；gulden等，1996)。在這種情況下，需要分析次數(shù)接近1赫茲或更小的13co2分析的極快響應時間和最小為0.1‰13c比率的精度來獲得分立時間段和森林日周期內(nèi)對多種系數(shù)因素的全生物學響應(saleska等，2006)。因此，快速響應時間、穩(wěn)定性和高精度也可用于需要co2的森林交換的情況中。目前，如前所述，雖然森林被認為非常重要和有用，但由于測量和量化土壤和地上生物質(zhì)中儲存的森林碳通量的難度而未將森林列為“京都議定書”規(guī)定的補償(例如，saleska等，2006)。因此，能夠在多個時標(包括極快的取樣周期)時測量和量化森林碳通量以獲得森林生物學響應中的精密尺度和日變化的各系統(tǒng)的系統(tǒng)對于向當前的“京都議定書”和允許將世界森林納入碳管理和碳減排范例的其它公約或條約規(guī)定的森林碳信用提供基礎將是重要的。此外，也可采用可靠和經(jīng)核查的森林通量核算來確定任何數(shù)量的自愿性交易(如，黃金標準(goldstandard)及其它)中的碳交易價格和量(hamilton等，2008)。未將森林14c通量監(jiān)測用于碳交易平臺或用作碳金融工具的基礎。添加14c數(shù)據(jù)來測量、監(jiān)測、核查和核算森林中的碳儲存將為限制碳通量確定并指出森林吸收化石燃料排放物的程度提供附加標準，從而對森林進行評估，以減少這種排放物。因此，雖然森林碳過程的重要性和科學認識已充分確立，并且廣泛測量、監(jiān)測、核查和核算的需要已被公認為至關重要，但此各系統(tǒng)的系統(tǒng)尚未設計或運行。用于碳排放確定的數(shù)據(jù)有限模型目前，取得可靠碳通量的模型是數(shù)據(jù)有限的，因為如上所述，測量、監(jiān)測、核查和核算碳同位素比率的廣泛系統(tǒng)尚不可用。通常，將從地面站和衛(wèi)星獲得的大氣co2濃度測量值與大氣環(huán)流模型整合，以推斷稱為示蹤物輸送逆轉(zhuǎn)的過程中來自陸面的排放物。由于生態(tài)系統(tǒng)碳交換、季節(jié)性和復雜的大氣環(huán)流使co2具有高級自然變化，因此該方法僅使用co2的濃度數(shù)據(jù)會存在內(nèi)在的困難。然而，碳排放(化石燃料碳或生物源碳通量導致的碳排放)的同位素組成可為分析提供表示給定區(qū)域(例如，空間范圍，如平方米、平方英里等)和給定時間段(例如，時間定義，每日、每月、每季度)的唯一數(shù)據(jù)。分布在界定區(qū)域的多同位素分析儀的集合是各系統(tǒng)的系統(tǒng)的重要部件，該部件可為甚至具有自然變化大的co2濃度的co2的未知來源的提供數(shù)據(jù)。需要在一個或多個位置處直接測量的co2、13co2和14co2總量的濃度數(shù)據(jù)，但僅采用該濃度數(shù)據(jù)不足以計算可用于碳交易和碳金融工具的碳通量數(shù)據(jù)。通常，連同數(shù)據(jù)來使用模型，以解釋有關特征，并且在碳交易的情況下，需要作為界定地理區(qū)域的公噸碳或公噸碳當量所提供的最終結(jié)果?，F(xiàn)已廣泛地認識到由于缺乏大氣co2同位素組成的數(shù)據(jù)，一系列尺度范圍內(nèi)的碳預算在空間和時間分辨率上受到限制(pacala等，2009；tans等，1996)。然而，盡管人們普遍認為模型由于缺乏同位素數(shù)據(jù)而嚴重受到限制，但為13c和14c提供增加的數(shù)據(jù)率的各系統(tǒng)的系統(tǒng)尚不可用。目前利用稀少的13c和14c數(shù)據(jù)的模型努力易于說明對碳交易進行嚴格和可靠的核算所需的模型的局限性。(例如，kosovic2008)。另外，13c和14c同位素分析儀的布置取決于多種因素，包括地形、植被、季節(jié)性和風型。如果沒有可布置在多個布局位置下的區(qū)域中的各系統(tǒng)的系統(tǒng)，則不可對同位素傳感器的戰(zhàn)略布局進行評估。根據(jù)當前數(shù)據(jù)，同位素分析儀的布置應使得給定監(jiān)測位置或區(qū)域的化石碳和生物源碳的添加在這些分析儀的檢測極限內(nèi)。因此，如果沒有各系統(tǒng)的系統(tǒng)(目前不可用)，便不能實現(xiàn)為促進有效的測量、監(jiān)測、核查和核算而對13c和14c進行的迅速同時的高精度分析。此外，也很顯然的是，為了測量、監(jiān)測、核查和核算人為源碳排放，應將取樣站和分析儀集合設置在有大量排放的區(qū)域，如，可以其它方式表示(如，在碳捕獲與儲存的情況下視為封存)碳排放的城市、特定行業(yè)和廣闊區(qū)域。由多個政府機構(gòu)贊助的現(xiàn)有監(jiān)測網(wǎng)絡特別地未設計用于測量大型地方和區(qū)域來源的碳排放。選擇政府贊助的這種取樣位置來檢測大尺度內(nèi)(如，遍及海洋和大陸)的天然源和匯。因此，不適于將這種數(shù)據(jù)用來測量、監(jiān)測、核查和核算人為源碳排放或用作碳信用的基礎(例如，vaughn等，2010)。大氣中生物源和化石co2的同位素質(zhì)量平衡和等效關系確定給定位置的碳同位素異數(shù)體中的一種或兩種本身不會為確定13c或14c中碳的總質(zhì)量提供充足的數(shù)據(jù)，而最終碳交易需要上述總質(zhì)量(以公噸碳計)。對有限的同位素數(shù)據(jù)進行的簡單數(shù)值處理在科學文獻中有充分的說明，但不足以滿足碳交易的需要。相對于同位素標準提供了稀有形式的二氧化碳的測量值，并根據(jù)下列公式將這些測量值表示為δ比率：對于13c同位素比率：δ13c(千分之‰)＝[(13/12c樣品/13/12c標準)–1]×1000對于14c同位素比率：d14c(千分之‰)＝[14/12c樣品/14/12c標準)–1]×1000。然而，人們普遍認為由于給定位置或區(qū)域內(nèi)有限的13c和14c的空間和時間數(shù)據(jù)，使這種數(shù)據(jù)過少，從而不能支持碳交易的需要。以最簡單的術語，并且正如本領域的技術人員所熟悉的同位素質(zhì)量平衡方程(例如，levin等，2003)，可采用下列質(zhì)量平衡方程由測量的14co2和co2濃度來估算區(qū)域化石燃料co2：co2測量＝co2生物+co2本底+co2化石燃料；以及co2測量(δ14c測量+1000‰)＝co2本底(δ14c本底+1000‰)+co2生物(δ14c生物+1000‰)+co2化石燃料(δ14c+1000‰)在上述方程中，co2測量為一個或多個給定位置處觀測的co2濃度；co2本底表示參考清潔空氣地點的co2濃度(例如，globalview2006)；co2生物為區(qū)域生物源組分；以及co2化石燃料為測量區(qū)域的化石燃料組分。這些組分中以符號δ表示的14c/12c比率分別為δ14c測量、δ14c生物和δ14c化石燃料。δ14c為與14c/12c比率的千分之(‰)偏差，上述比率根據(jù)國家標準局(nbs)針對衰變而修正的草酸標準活性來獲得(stuiver和polach，1977)。因此，求解co2化石燃料可得出下列方程：co2化石燃料＝[co2本底(δ14c本底–δ14c生物)–co2測量(δ14c測量–δ14c生物)]/δ14c生物+1000‰可為大氣co2的13c比率構(gòu)建一個類似的方程組。另外，對于本領域的技術人員而言，已知有多種模型用于從時間和空間內(nèi)的同位素數(shù)據(jù)計算總碳值，但這些模型的數(shù)據(jù)太有限，而不能提供待用于碳交易的足夠信息，正如kosovic等(2008)所強調(diào)的那樣。levin&rodenbeck(2008)提供了通過收集表示兩個位置和1985至2006期間的空氣樣品來測量的14c數(shù)據(jù)。levin和rodenbeck(2008)采用大氣輸送模型tm3(heimann1996)總結(jié)到，必須相對于化石燃料源排放物的變化趨勢來核算14c的強烈年際變化，并需要來自大型觀測網(wǎng)的高精度14c數(shù)據(jù)。此觀測網(wǎng)在本文中公開。因此，盡管在模型群落內(nèi)對大幅增加的14c數(shù)據(jù)有公認的需要，以滿足“京都議定書”的測量、監(jiān)測、核查和核算需要，但此各系統(tǒng)的系統(tǒng)尚未運行。同樣，科學文獻提供了13c和14c以及相關模型的多種隔離測量情況，以說明多種環(huán)境，諸如森林(例如，urbanski等，2008；uchida2008)、分立位置(例如，lai等人，2006；graven等人，2009)中的碳通量以及海洋碳通量(randerson等，2002)。然而，這些研究通常不會產(chǎn)生進行碳交易的碳數(shù)據(jù)。另外，所利用的多種模型方法不會為地理上廣泛的分立位置提供結(jié)果的比較依據(jù)。因為沒有這樣的系統(tǒng)，提供大量同位素分析儀存在的困難得到公認，這些同位素分析儀位于與有關地區(qū)相關的網(wǎng)格中，并根據(jù)總所周知的標準產(chǎn)生比較數(shù)據(jù)。存在許多困難，如，現(xiàn)場型同位素儀表、連續(xù)數(shù)據(jù)收集、許多儀器的景觀尺度覆蓋范圍和確?？晌挥谌魏挝恢玫乃袃x器的比較數(shù)據(jù)的方式等方面的內(nèi)在困難。因此，將非常需要實現(xiàn)上述任務的此系統(tǒng)的系統(tǒng)來解決廣泛碳交易提出的要求。為大型模型提供同位素數(shù)據(jù)甚至比為上述有限模型提供數(shù)據(jù)存在更大的困難。必須為表示三維框架的界定區(qū)域和界定時間段嚴格地確定得出公噸碳的碳值所需的最終結(jié)果。本質(zhì)上，大氣環(huán)境的特征(如，混合條件和氣象條件)必須與13c和14c同位素種類的實時通量匹配。例如，peters等人(2007)描述了一種針對北美洲的大型三維模型方法，該方法將從不同位置的一組28,000次碳摩爾分數(shù)觀測量出的每日co2濃度與氣象場驅(qū)動的大氣輸送模型以及co2輸送模型(peters等，2007)結(jié)合。模型結(jié)果被公認為極其有用，但并不滿足碳交易的需要，因為如前所述，co2濃度數(shù)據(jù)未反映潛在碳源(例如，化石燃料co2排放物與生物源co2排放物)。實際上，該方法充分說明了co2濃度數(shù)據(jù)與同位素數(shù)據(jù)的差異。如前所述，目前針對碳同位素對大約100個位置進行了取樣，其中約25個位置表示用于收集和分析14c的位置。另外，在幾乎所有情況下，13c和14c分析并非實時、并非連續(xù)，通常這些分析也并非針對相同的空氣樣品來同時確定，從而產(chǎn)生潛在誤差。適當模型的附加實例包括可用于大氣中尺度氣象應用的mm5模型(grell等，1995)、表示大型陸面模型的lsm1模型(bonan1996)、表示數(shù)百米區(qū)域的tapm大氣模型(hurely等，2005)和也用于數(shù)百米內(nèi)大氣映射的bls模型(flesch2004)。riley等(2008)的著作提供了確定化石燃料排放物所需的13c和14c分析范圍的實例。在該著作中，假設空氣樣品的直接測量中未進行14c分析，riley等(2008)將植物樣品用作大氣14c的代替物，這些植物樣品表示整個ca的128個地點的植物。采用加速器質(zhì)譜儀來分析植物樣品，以確定14c含量。riley等(2008)根據(jù)其測量總結(jié)到，在加利福尼亞州，來自大型來源的化石燃料co2流主要位于南部，而非通常認為的東部。因此，該著作針對全州范圍的排放規(guī)定(如，californiaab32(arb2010)法規(guī)界定的規(guī)定)和較大區(qū)域性排放模型的發(fā)展明確地指出了14co2測量的重要性。riley等(2008)使用植物樣品代替對整個空氣樣品進行分析強調(diào)了對大量增加14co2測量的需要。然而，如上所述，盡管公認地需要具有足夠空間和時間覆蓋范圍且可在許多尺度范圍內(nèi)用于多個模型中的同位素數(shù)據(jù)，收集同位素數(shù)據(jù)來滿足模型需要的各系統(tǒng)的系統(tǒng)尚不可用。因此，可設置在多個位置(例如，數(shù)千個)并可連續(xù)進行13c和14c同時測量而與采用氣象和景觀尺度生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的3d模型進行聯(lián)接的各系統(tǒng)的系統(tǒng)將非常可取，并可極大地增強人們對化石燃料相關的排放物和生物源碳排放的碳預算以及許多尺度范圍內(nèi)(范圍為從點源到城市、各州和區(qū)域)的循環(huán)的了解。盡管此各系統(tǒng)的系統(tǒng)的重要性明確得到了公認，且是長期以來的追求，但此系統(tǒng)并不存在，因為測量同位素比率的現(xiàn)有方法及其在適合進行碳交易的框架中的使用方面存在內(nèi)在的困難。碳同位素異數(shù)體的基于激光的分析co2和所關注的其它溫室氣體(包括n2o和ch4)的同位素比率傳統(tǒng)上通過磁式扇形同位素比質(zhì)譜儀(irms)來測量。這些儀器采用機械雙進氣口系統(tǒng)，需要對分立的純氣體進行高真空和精心的樣品制備，并為co2中的13c提供接近0.05‰的精度(vaughn等，2010)。然而，磁式扇形裝置不適用于現(xiàn)場測量所需的原位連續(xù)流動分析。生物圈中13c的天然豐度大約為總碳量的1.1％。另外，14c組成的測量通常需要也依賴于同位素特定的離子計數(shù)以及高真空和低樣品處理量的放射分析或加速器質(zhì)譜儀(ams)設施(boaretto等，2002)。正如本領域的技術人員所認識到的那樣，14c的測量在技術上更為嚴格，因為其具有低天然豐度，即大約為co2總量的1×10-12。在兩種情況下，13c和14c的傳統(tǒng)分析方案難以實施，因為同位素分餾可易于發(fā)生在樣品收集至樣品分析之間的氣體操縱期間(werner&brand2001)，從而遮蔽原來的同位素信號。由于溫度、壓力、水蒸汽、儀器性能、儀器標準和通常為單個實驗室所特有的其它內(nèi)部因素的變化，可能發(fā)生同位素分餾。鑒于充分混合的空氣(由大約1.9ppmco2和0.025‰13/12c組成)中的全球增長率和季節(jié)性同位素變化較小，則易于理解13c和14c比率的高精度需要(vaughn等，2010)?？刹捎脗鹘y(tǒng)同位素比質(zhì)譜儀使高精度的13c同位素比率達到+-0.01‰(1個標準偏差)的精度(vaughn2010)。對于14c，在化石燃料co2中，大約2(例如，2.8)‰的變化表示大約1ppm的變化(例如，riley等，2008)。因此，在14c測量中，大約2‰的當前精度足以識別化石燃料co2的1ppm的變化。然而，以所需精度連續(xù)并同時分析13c和14c的現(xiàn)場可部署分析儀尚不可用。另外，用于13c和14c分析的樣品在分析期間已損耗，而不能進行多次重新分析，這一缺點限制了可從相同樣品的重復分析和/或較長的分析次數(shù)中獲得的精度(werner和brand，2001)。因此，分析13c和14c的傳統(tǒng)高精度方法從儀表的角度來說不適用于現(xiàn)場部署和快速分析，也不適用于協(xié)同使用大量分析儀來支持碳定價、碳交易和碳管理。此系統(tǒng)被認為極其有用并是長期以來的追求，但尚不可用。一種避免同位素比質(zhì)譜儀的多種上述缺點的方法為使用激光吸收光譜法。也可使用激光吸收光譜法來量化多種氣體(包括co2)的同位素異數(shù)體。在20世紀90年代早期，首次將激光吸收光譜法應用于co2(becker等，1992；murnick和peer，1994)。由于氣體分子的振動轉(zhuǎn)動躍遷的特定激發(fā)，基于激光的方法采用微調(diào)激光器而可行。因此，(例如)可使用對co2的稀有種類的激光激發(fā)來探測和量化氣體流中這種分子的濃度。圖3示出了相關co2同位素異數(shù)體和對應激光躍遷的頻率和波長域(freed1990)。箭頭表示了用于檢測14co2101和13co2102的同位素異數(shù)體以及co2(12co2)103的最豐富形式的所選激光躍遷。使用基于激光的分析儀提供了采用含有標準氣體的密封參考氣體池的選擇，其中這些標準氣體可根據(jù)高精度重量分析氣體制備由空氣和co2添加進行大量制備(例如，amicodimeane等，2009)。這種密封參考氣體池可用于大量多同位素分析儀中，從而為儀器之間的比較提供基礎以及提供高度穩(wěn)定性，并是啟用各系統(tǒng)的系統(tǒng)的一個關鍵元件。然而，密封參考氣體池的此用途尚未用于大量戰(zhàn)略性設置的多同位素分析儀。正如密封co2激光器(例如，ltglasersontario,canada)制備領域的技術人員可理解的那樣，可實現(xiàn)大量的這種密封參考氣體池。迄今為止，已證明了多種基于激光的裝置對co2的最常見的同位素異數(shù)體(即，13c16o16o)的成功測量。據(jù)報道，脈沖量子級聯(lián)激光器用于測量13co2，其在理想的實驗室條件下在20秒的平均時間內(nèi)精度小于0.1o/oo(tuzson等，2008)。據(jù)報道，2006年12月26日公布的、可商購獲得的美國專利no.7,154,595公開的腔衰蕩激光光譜技術通過使用picarrog1101-i模型在10秒的平均時間內(nèi)具有0.3‰的精度。aerodyneresearchinc.,billerica,massachusetts提供了一種脈沖量子級聯(lián)激光器，其在1秒的平均時間內(nèi)具有0.2‰的精度。一種利用非光學測量方法(光電流法)的基于激光的系統(tǒng)公開于1995年2月28日公布的美國專利no.5,394,236、1998年7月21日公布的no.5,783,445、1998年10月6日公布的no.5,818,580、1999年1月26日公布的no.5,864,398中，該系統(tǒng)被報導在10秒的平均時間內(nèi)的13c精度為0.1o/oo。因此，對于激光光譜
技術領域：
：的技術人員而言，確定13co2比率可通過工業(yè)裝置來實現(xiàn)，但這些工業(yè)裝置目前不能達到所需精度(例如，<0.1‰)，并且不專門針對14co2。此外，上述系統(tǒng)(除提到的光電流法之外)依賴于激發(fā)的13c同位素異數(shù)體的光學檢測方法，其中這種方法的精確度和精度受到限制。特別地，鑒于大氣環(huán)境中14c的天然豐度為1×10-10％，針對13c的上述基于激光的裝置由于檢測局限性而不能檢測到14c。上述13c系統(tǒng)未提出一種檢測14c的方法或途徑，也未結(jié)合14c系統(tǒng)與12c和13c系統(tǒng)。同時測量13c、14c和12c的多同位素分析儀具有明顯的重要性，但目前不可用。另外，現(xiàn)在可用的這種基于激光的13c系統(tǒng)未配置有廣為人知和廣泛分布的13c密封氣體參考池，并未連接在各系統(tǒng)的系統(tǒng)內(nèi)，由此不能單獨地使用運行的這種分析儀來確定碳通量并支持碳交易和碳金融工具。迄今為止，用于確定連續(xù)流動條件下環(huán)境空氣中14c的市售的基于激光的系統(tǒng)尚不存在。用常規(guī)儀表僅對真空燒瓶中收集的分立空氣樣品(范圍為500cc至3升)(vaughn等，2010)進行分析(例如，tans等，1996)。然而，2009年11月10日公布的并由murnick等在2008年描述的美國專利7,616,305中公開的系統(tǒng)提供了14c測量技術。us7,616,305和murnick等(2009)的教導以引用的方式并入本文，并為可行的14c實驗室系統(tǒng)提供了基礎。由murnick公開于us7,616,305中的系統(tǒng)表示一種由針對14co2和12co2的特定激光器構(gòu)成的雙池系統(tǒng)，但并未提出對空氣中co2的14c進行分析，而是對純co2的14c進行分析。報告了大約1％(10‰)的精度。murnick等(2009)并未提出將校準曲線用于確定空氣中的低濃度14co2，也不用于采用全球參考材料來標準化，由于14co2和具有變化的co2濃度的相應激光信號的復雜特性，所有這些均需要對以murnick等(2008)為主的實驗者非顯而易見的專用協(xié)議和方法?？梢子诶斫鉁y量14co2存在的困難，鑒于其在大氣環(huán)境中的天然豐度大約為所有碳的1×10-10％。既然未描述由集成于一個系統(tǒng)中的12co2、13co2和14co2激光器構(gòu)成的三池系統(tǒng)，也未設計對典型空氣樣品中的14co2進行分析，則要求使用所述分析儀來分析與碳和生物源排放物相關的大氣組成。在確定兩種同位素異數(shù)體(13c、14c)的情況下，樣品的測量不能確?？蓪@得的數(shù)據(jù)用于確定可交易碳信用。根據(jù)生物源或化石燃料來源的碳信用確定需要具有常規(guī)、可重復和穩(wěn)定的校準、互校準的多個分析儀和由儀器硬件、軟件以及數(shù)據(jù)分析和綜合支持的全球參考系統(tǒng)。因此，能夠單獨地測量同位素異數(shù)體中的一者或兩者的儀器不足以可靠地提供可交易碳數(shù)據(jù)。需要如本文所述的各系統(tǒng)的系統(tǒng)方法來提供空間和時間框架，以收集、分析、核查指定區(qū)域和特定時間段內(nèi)的碳通量數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成公噸的化石或生物源的co2。另外，不管檢測系統(tǒng)是否可用，尚無通?？捎糜?3c和14c基于激光的裝置的使參考材料標準化的方法。因此，各系統(tǒng)的系統(tǒng)方法的支持碳交易的主要部件尚不可用。稀有形式的碳的校準、互校準和全球標準化通常，如前所述，通過從各個位置將空氣收集在真空燒瓶中而獲得的分立的測量值來得到碳的同位素異數(shù)體，并在分布廣泛的位置處的少量實驗室中對將這些同位素異數(shù)體進行分析。這種實驗室保持內(nèi)部標準和兩種同位素異數(shù)體(13c和14c)的幾套共用標準，這些標準主要允許不同位置處數(shù)據(jù)的相互比較和可比性。需要這種相互比較來構(gòu)造同位素異數(shù)體的時間和空間趨勢，然而各個實驗室中分析步驟和標準編制的差異可引起同位素的精確度和精度發(fā)生變化，這可使大氣co2中的13c和14c的趨勢不準確，并需要對數(shù)據(jù)集進行復雜的校正(例如，masarie等，2001；werner和brand2001；rozanski1991；vaughn等，2010)。由于數(shù)據(jù)和位置的數(shù)量有限，13c標準程序的常規(guī)系統(tǒng)目前不能支持活躍的碳交易。另外，每個實驗室中根據(jù)各個實驗室規(guī)范和分析儀類型對這些標準的處理和分析導致的誤差會使整個分析和數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生誤差，這些誤差由這種分析儀引起。irms的13c比率分析可受導致0.03‰潛在移動的17o和導致大約0.22‰移動的n2o影響(vaughn等，2010)。整個實驗室中13c數(shù)據(jù)的相互比較已表明，偏差最多高至目標精度10倍(allison等，2002，2003)。差值可能是由于與co2純化有關的氣體處理、與co2分析有關的氣體處理和/或多種同位素比質(zhì)譜儀的具體操作而致。因此，內(nèi)部用標準或共用標準不提供嚴格的跨儀器比較，這是需要位于多個位置的一個或多個儀器的數(shù)據(jù)時的要求。因此，通過多個廣泛分布的分析儀對13c進行瞬時測量并可直接和瞬時地與共用標準比較的各系統(tǒng)的系統(tǒng)在監(jiān)測、核查和核算13c變化方面將非?？扇?。然而，盡管具有高精度且可比較13c的網(wǎng)絡是長期的目標，且此網(wǎng)絡具有重要性，但此系統(tǒng)的系統(tǒng)尚不可用。將需要此各系統(tǒng)的系統(tǒng)來測量、監(jiān)測、核查和核算與化石燃料碳不同的生物源碳，以進行與生物源碳通量(例如，森林碳封存)相關的碳交易，并用于將13c數(shù)據(jù)并入根據(jù)時間和空間來計算碳質(zhì)量所需的適當?shù)纳鷳B(tài)系統(tǒng)模型和氣象模型中的這種數(shù)據(jù)要求。因為14c的豐度遠遠小于上述13c的豐度(例如，1.1％的13c對10-10％的14c)，由此需要較小的樣品和更復雜的儀表，所以需求14c標準和互校準的情況。在復雜的大型加速器質(zhì)譜儀中分析小到0.5mg碳總量的樣品，并且變化的14c組成的標準的要求中難以保持不含14c污染(stork等，1997)。由于分析14co2和維護ams設施中的困難和花費，可將少量這種ams設施用于高精度分析(例如，boaretto等，2002)。在需要超過0％的14c的標準的情況下，正如化石燃料co2中增加的現(xiàn)代14c分數(shù)的情況下，適當?shù)靥幚須怏w來確保不發(fā)生分餾的技術需求非常高，并且迄今尚未將該技術需求引入本文所述的各系統(tǒng)的系統(tǒng)。同位素差值也可與樣品濃縮(例如，co2的低溫隔離)、氣體操縱以及石墨轉(zhuǎn)換和分析期間的分餾相關(werner和brand2001)。可對未知氣體和不涉及用于ams測量的上述樣品濃縮和操縱的標準參考氣體中的14c進行分析并易于被大量相關儀器參考的儀器法將非?？扇〔⒕哂忻黠@的重要性，但目前不可用。因此，正如13c的情況，能夠單獨地測量空氣樣品中14c組成的儀器不足以支持碳交易和碳金融工具。除了采用ams方法來分析14c樣品之外，由于每個樣品的高成本(范圍為每個樣品$400至$600)，大量樣品總體上會受抑制。14c連續(xù)現(xiàn)場分析儀可以相當?shù)偷某杀具M行數(shù)千次測量，并在ams分析所需的時間部分內(nèi)完成。均由分布廣泛的位置處的固定儀器提供的13c和14c標準化歷史數(shù)據(jù)表明了維持具有可比較標準的全球網(wǎng)絡存在著明確且不斷的問題，部分原因是由于分析稀有形式的碳所需的花費和專有技術。因此，將基于傳統(tǒng)同位素分析和固有誤差的此網(wǎng)絡應用于針對13c和14c以進行碳交易的這些系統(tǒng)中，這樣的組合由于用于分析和維持全球可比的標準的儀器網(wǎng)絡、儀表和方法的高成本和局限性而尚未組裝且不能組裝。因此，盡管此系統(tǒng)的需求和價值已得到公認，但支持碳交易和相關碳金融工具的各系統(tǒng)的系統(tǒng)尚不存在。如上所述，迄今為止，在一個儀器中結(jié)合來測量和監(jiān)測13c和14c的系統(tǒng)的實驗或商業(yè)系統(tǒng)尚不存在。特別地，wo99/42814未涉及一種采用了與共用標準和全球參考標準相關聯(lián)的多個分析儀的各系統(tǒng)的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)的系統(tǒng)可用于計算以可交易單位(如，生物源和化石碳通量的公噸c)計的碳。還應注意，未充分詳細地描述采用基于激光的方法的14c分析技術，該技術可使本領域的技術人員構(gòu)造此分析儀。wo99/42814中尚未核算大氣環(huán)境中低濃度的14co2(co2總量的10-10％)，該專利關于分析這種小量(相對于13c的天然豐度為因子10-9)的方法。wo99/42814參考us5,394,236。然而，此參考涉及一種用于確定13c而不適用于14c確定的基于激光的裝置。13c為co2總量的約1.1％，從而為其分析提供了易得的方案。因此，wo99/42814不具有所述14c分析儀。此外，未將這種13c和14c分析儀應用于利用集成部件的各系統(tǒng)的系統(tǒng)，這些集成部件會產(chǎn)生碳可交易單位。wo99/42814主要提出了13c和14c的組合分析，但未延伸至分析階段的范圍之外。如下所述，僅采用13c和14c同位素比率不足以產(chǎn)生以在碳金融平臺上進行交易的碳信用。重要的是，盡管是長期以來的需要，但已意識到將wo99/42814中描述的系統(tǒng)作為一種實際或商業(yè)系統(tǒng)來實施特別困難，這是因為根據(jù)不同的應用出現(xiàn)了不同的標準。例如，不能將wo99/42814的教導實施用于測量和監(jiān)測海水的碳通量，因為必須將碳氣體從水中氣提出來，這既未描述，又未提出。證明其它應用(如，測量和監(jiān)測森林、農(nóng)業(yè)區(qū)、土壤等中的碳)存在困難，因為適當?shù)臄?shù)據(jù)取樣率連同適當?shù)臏y量空間密度既未描述，又未提出，并且不易于辨別。碳交易碳交易和碳金融工具目前，基于碳的金融工具集中于碳的標準單位，其表示為公噸(1.1短噸)的co2當量(mtco2e)(ipcc2008)。然而，未實現(xiàn)對co2的通量(表示為公噸)進行直接測量。另外，在通過由給定項目實現(xiàn)的溫室氣體(ghg)排放的減排、避免或封存來產(chǎn)生補償?shù)那闆r下，將碳(表示為公噸)數(shù)據(jù)用于形成碳補償。然而，未實現(xiàn)確定實際產(chǎn)生的mtco2e排放量的直接測量或通過直接測量來確定排放減少或避免情況下(在補償情況下)無排放。在一個給定位置或多個位置(包括貿(mào)易團體，諸如歐盟排放交易計劃(europeanunionemissiontradingscheme))，根據(jù)燃料消耗量(和/或先前水平的減排)來估算co2排放量(ipcc2008)。因此，在缺乏實際測量的情況下，不確定性為未知，這表示量化排放量的方法中存在致命的問題；小源項誤差傳播到下游過程誤差并將其放大，諸如基于碳的金融工具及其衍生形式的定價。不確定性減少僅可通過對區(qū)域或交易區(qū)的整個景觀區(qū)進行精度測量來實現(xiàn)。目前，尚無采用用于稀有形式的碳的多同位素裝置的這種區(qū)域測量站，以用于減少基于碳的金融工具的不確定性。因此，采用運用廣泛的多地理系統(tǒng)來測量、報告及核查碳排放(減排)將非?？扇?，這些碳排放中的co2和相關溫室氣體在整個交易景觀區(qū)(與大陸等大)內(nèi)類似。減少基于碳的儀器的不確定性的此系統(tǒng)目前不可用。同樣，現(xiàn)有的國內(nèi)和國際碳交易所(例如，芝加哥氣候交易所(ccx)，www.chicagoclimatex.com；歐洲溫室氣體排放交易體系(euets)，www.ec.eurpa.ed)未規(guī)定生物源或化石形式的碳數(shù)據(jù)，也未規(guī)定支持基于碳的金融工具所需的直接測量。ccx根據(jù)估算的ghg排放封存、破壞或減排向合格項目的所有者或集成商發(fā)出可交易碳金融工具(carbonfinancial)合同。所有ccx補償均在追溯的基礎上發(fā)出，其中將cfi的制造年代應用于進行ghg減排的項目年份。項目必須由ccx批準的核查員經(jīng)第三方核查。然后，金融業(yè)監(jiān)管局(financialindustryregulatoryauthority)(finra，原名為nasd)檢查所有核查報告的完整性。補償項目可由會員(members)、補償供應商(offsetproviders)和補償集成商(offsetaggregators)登記。僅當具有大量ghg排放的實體已向《芝加哥氣候交易所減排時間表》(ccxemissionreductionschedule)承諾將減少其自身的排放時，才有資格提交補償項目建議書，因為ccx會員(membersccx)已為發(fā)出下列類型的cfi合同建立了標準化規(guī)則，包括甲烷(農(nóng)業(yè)、煤礦、填埋)、土壤碳(農(nóng)業(yè)、牧場管理)、林業(yè)、再生能源和臭氧耗盡物質(zhì)銷毀。然而，在所有碳排放/減排情況中，ccx或第三方核查員未將co2排放補償?shù)闹苯訙y量值作為co2總量或co2(例如，13c、14c)的相關同位素異數(shù)體(ccx,www.ccx.com)。缺乏測量會引起未知程度的不確定性和誤差，這一復雜情況可影響碳定價、市場動態(tài)，并便于欺詐。在土壤碳的情況下，將ccx標準提供作為根據(jù)地理位置的每英畝co2的標準補償。例如，土壤碳補償以每年每英畝的基礎發(fā)出(ccx,www.ccx.com)。補償發(fā)出率取決于實施的區(qū)域。例如，可向伊利諾斯州登記的生產(chǎn)者發(fā)出比率為每年每英畝0.6公噸co2的補償，并且可向堪薩斯州中部的生產(chǎn)者發(fā)出發(fā)出比率為每年每英畝0.4公噸co2的補償。取不同的補償發(fā)出率，以反映任何給定位置處土壤的碳封存能力不同。因此，對陸地地區(qū)的碳封存進行估算而未進行實際測量。對于碳土壤和生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)領域的技術人員而言，此方法存在缺陷，并可能使碳封存估算中傳播大的誤差。來自位于森林中的儀器塔的數(shù)據(jù)(例如)清晰地顯示了每年凈碳通量的巨大差異，并強有力地表明了模擬森林及其它陸地生態(tài)系統(tǒng)的簡單算法可能存在誤差(例如，urbankski等，2007)。同樣，ccx列舉的所有補償項目未詳細地規(guī)定測量、監(jiān)測、報告或核查方法，并不需要對評估誤差進行估算。因此，ccx與所有的主要碳交易所一樣也未設定用于實際和直接測量、監(jiān)測、報告及核查的標準。這些任務由使用各種估算程序的第三方核查員實施。穩(wěn)定的同位素不用于核查目的，并且也不與一套國際全球標準相關，該標準可對來自不同大陸的一個州、多個州的不同區(qū)域的碳通量進行比較。因此，當前碳市場不是基于在指定交易區(qū)域內(nèi)獲取數(shù)據(jù)、參考信號以及空間和時間覆蓋范圍所需的儀器測量、標準和全球參考系統(tǒng)，而是以未知不確定性進行估算。因此，校正上述缺陷的系統(tǒng)的系統(tǒng)將非?？扇?，但尚不可用。標準astm方法中14c的現(xiàn)有用途將采用傳統(tǒng)閃爍計數(shù)法和加速器質(zhì)譜儀(ams)經(jīng)固體燃燒產(chǎn)生的固體和氣體的14c比率用于astmd-6866(astm2008)的情況下，以確定通過含量不同的生物基源材料(主要為植物生物質(zhì))制備的燃料和煙氣的生物基含量(見圖2，生物柴油共混物)。氣體流分析基于收集在真空燒瓶中的氣體的分立樣品，并且不用于評估大規(guī)模的化石燃料供給量，但用于核查相對于規(guī)范的點源排放物的生物基含量。將％生物源材料和所得的co2指定為碳中和，由此不能計入特定行業(yè)的碳排放限額(等，2007)。特別地，基于當前方法的13c和14c數(shù)據(jù)未采用針對13c和14c的連續(xù)分析或相關標準，將上述同位素一起進行測量，以便在任何位置進行的測量可相互比較，并使得可將測量值一致和準確地用于建立碳交易單位并為碳金融工具建立基礎。因此，采用如本文所公開的多同位素分析儀進行的14c測量與針對14c的現(xiàn)有單個樣品分析相比有根本性的提高，并增加了前述多同位素分析的價值。astmd-6866的使用提供了一種由本文所公開的教導詳述的基礎性方法。因此，根據(jù)前述章節(jié)中提供的說明，規(guī)定了大氣環(huán)境中同位素異數(shù)體的濃度之間的當量關系以及排放物或匯的貨幣化以進行碳交易并減少交易碳的單位的誤差不確定性的儀表、標準和參考以及系統(tǒng)級報告和引用顯然不可用。因此，仍然需要一種區(qū)別和量化碳預算構(gòu)成部分的裝置和一種使整個時間和空間尺度內(nèi)的數(shù)據(jù)相互比較并參考行星碳管理和碳交易所需的全球參考系統(tǒng)內(nèi)的所有測量值的裝置。然而，根據(jù)同位素分析領域的技術人員的努力，但此各系統(tǒng)的系統(tǒng)目前不可用。一種量化碳排放的附加方法基于采用多個光譜儀對co2的空載測量。衛(wèi)星活動，諸如軌道碳觀測衛(wèi)星(oco)、溫室氣體觀測衛(wèi)星(gosat)和大氣紅外探測儀(airs)提供了不同的co2測量值及其它溫室氣體的測量值(pacala等，2009)。每個衛(wèi)星均具有特定的遙感能力，并提供了測量化石燃料排放物的前景。然而，衛(wèi)星途徑在其在地球空間中運行時會覆蓋小型傳感器路徑和區(qū)域。雖然衛(wèi)星非常適合溫室氣體測量和監(jiān)測，但根據(jù)針對任何給定位置、區(qū)域和給定時間段的要求，此數(shù)據(jù)不能支持待用于碳交易的詳細排放清單，因為衛(wèi)星根據(jù)指定的通道而非通過操縱通道向進行平穩(wěn)數(shù)據(jù)收集的特定地點移動。此外，衛(wèi)星系統(tǒng)的成本很高，并可能需要發(fā)射新衛(wèi)星來返回有限年份的觀測值(pacala等，2009)。然而，衛(wèi)星傳感器數(shù)據(jù)與陸基觀測值(如，來自多同位素分析儀陣列的那些，這些分析儀的互校準、參考協(xié)議和適當模型可確?；痗o2排放物的數(shù)據(jù)可靠)的結(jié)合將非常可取。具有co2傳感器的衛(wèi)星穿過可將地面數(shù)據(jù)和衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行交叉比較的多同位素分析儀陣列或集合這一布置將非?？扇?，并在為測量co2排放物進行額外的第三方核查方面具有極大的價值。此外，集成式陸基和衛(wèi)星測量程序也可提供額外的主參考密封池信號，以直接比較作為衛(wèi)星有效載荷的一部分來攜帶的密封參考池與一套這種池中的陸基標準氣體。因此，可確保衛(wèi)星星載碳傳感器與陸基碳同位素數(shù)據(jù)之間的相互比較有效。因此，雖然集成式陸基和星基程序?qū)O其有用，并得到空基co2測量系統(tǒng)領域的技術人員的如此確認，但這樣的集成系統(tǒng)尚不可用。本文描述的各系統(tǒng)的系統(tǒng)的各種實施例涉及這些困難，并提供了一種新方法，其應用與現(xiàn)有技術相比是獨特的。某些實施例提供了可用于從裝置的不同空間陣列收集濃度和同位素數(shù)據(jù)(如，大氣co2同位素異數(shù)體，包括13c、14c和12c的濃度和同位素數(shù)據(jù))的系統(tǒng)，所述裝置根據(jù)共用校準程序、共用的主要和主參考數(shù)據(jù)和程序來實時報告數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)，從而將這種數(shù)據(jù)與不同模型方法結(jié)合，以反映給定空間和時間項目區(qū)的碳質(zhì)量。將此推導的碳質(zhì)量描述為公噸碳或當量，并由金融機構(gòu)用于碳交易/或指導決策者。碳交易數(shù)據(jù)可通過高頻率啟動的實時金融交易或以可用于不連續(xù)碳金融交易的較低頻率和平均時間段來報告。在某些實施例中，本文所公開的系統(tǒng)對環(huán)境空氣中的多同位素種類進行了同時測量，使得源(匯)項可識別、可量化并被確認為標準co2排放量和補償單位的同位素當量(如，公噸碳或公噸碳當量)。本文所公開的各系統(tǒng)的系統(tǒng)方法使用了用于給定地區(qū)的所有分析儀中的相同密封參考池，從而為所有分析儀位置和數(shù)據(jù)收集時間段提供可比較的碳數(shù)據(jù)。該能力的重要性可通過考慮構(gòu)造碳預算的困難而無需通過關于部件來源的信息來理解，因為上述困難在基于估算而非實際測量的當前碳交易機制和方法中很明顯。各系統(tǒng)的系統(tǒng)某些實施例提供了用于同時維持和報告多個同位素異數(shù)體的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的系統(tǒng)。圖4示出了作為根據(jù)實施例的各系統(tǒng)的系統(tǒng)的部件的儀器包的框圖。設備包括全天候外殼517、容納一個或多個用于每個同位素異數(shù)體的激光器(包括(但不限于)13c激光器模塊501、12c激光器模塊502和14c激光器模塊503)的光學模塊500、冷卻模塊504、包含一個或多個用于每個同位素異數(shù)體的密封參考池507和一個或多個樣品池508的樣品模塊505、標準參考氣體模塊509、電源模塊510、具有遙測天線516的cpu和遙測模塊515、包含一個或多個除水單元512和一個或多個顆粒去除單元513的樣品預調(diào)節(jié)模塊511和用作補充同位素數(shù)據(jù)所需的附加傳感器的平臺的模塊514。圖5示出了對圖4所示儀器包的示例性各系統(tǒng)的系統(tǒng)分析位置進行匯總的圖。描述的典型位置為實例，并不排除其它樣品位置?？蓪⒍嗤凰胤治鰞x600應用于多個位置，包括：海洋表面上，以提取溶解于海水或其它水域中可原位提取并進入設備中的溶解海洋氣體601(如，co2)；城市內(nèi)，以對工業(yè)(煤、天然氣)和汽車co2排放物602進行城市范圍的測量和監(jiān)測；這顆行星的敏感位置處的土壤大氣中或土壤表面上606(如，碳含量高的高緯度土壤)，以進行取樣，其中可將土壤氣氛的大規(guī)模取樣用作響應于高緯度地區(qū)表面變暖的土壤碳釋放的“預警”系統(tǒng)；世界自然森林區(qū)605內(nèi)，其中大量碳被阻滯在土壤、林木和葉片生物質(zhì)內(nèi)，這表示與全球變暖和森林管理相關的極大的潛在co2匯或源；在農(nóng)業(yè)環(huán)境中604，以測量農(nóng)業(yè)區(qū)的碳通量，這些農(nóng)業(yè)區(qū)根據(jù)農(nóng)業(yè)方法、水文情勢和施肥也可用作源或匯；和發(fā)電廠煙道和相關co2封存項目的煙氣中603，其中儲存位置處化石燃料的泄漏對于儲存工藝的有效管理和開發(fā)很關鍵。參見圖6，概括地說，一種典型系統(tǒng)利用泵30將樣品氣體混合物吸入系統(tǒng)2中。然后，將樣品通過檢測器，以測量所關注的種類4的總濃度。關注的種類的總濃度可經(jīng)由紅外氣體分析儀4或以適于測量的配置和種類的任何其它方式來測量。然后，將樣品任選地通過預調(diào)節(jié)器7。預調(diào)節(jié)器進行下列操作中的一者或多者：去除顆粒，以清除樣品中的顆粒；除去組分，以將一種或多種組分氣體(即，可妨礙后期處理和檢測的組分)從樣品中除去；對所需種類進行濃縮；以及添加載體，以便于處理。在特別惡劣的環(huán)境中，可在樣品路徑的先前位置處采用顆粒過濾。仍參見圖6，該系統(tǒng)將樣品轉(zhuǎn)至一個或多個同位素比率分析儀24。分析儀檢測希望的種類的預定同位素的濃度。分析儀可為任何常規(guī)同位素分析儀。一些實施例采用了一種小型而精密的基于激光的單元。例如，可采用調(diào)節(jié)用于發(fā)射具有適用于希望的種類的預定同位素的波長的輻射的激光器來將同位素種類激發(fā)成激發(fā)狀態(tài)(見圖3)。同時，激光器激發(fā)已知標準的同位素種類?？刹捎萌魏芜m合類型的檢測器(如，光電二極管檢測器或光電流檢測器)來測量樣品和標準物的激發(fā)能級，從而檢測同位素的濃度。同位素比率通過將同位素種類的濃度與先前在路徑中測量的種類總濃度進行比較來計算。在一些實施例中，將一個或多個檢測器、預調(diào)節(jié)器和同位素分析儀結(jié)合，從而可同時測量樣品內(nèi)的多個同位素比率?？蓪⑺鼈儤?gòu)造在多種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，其中一些單元為串聯(lián)操作，其它單元為并聯(lián)操作。參見圖7，可采用一種預調(diào)節(jié)器模塊36(如，可得自teledyneinstruments的tai型o2洗滌器，其含有提供無氧氣體38的氧化銅和氧化鋁)來洗滌掉入口空氣流34中的氧氣。參見圖8，可采用氣體選擇性膜46(如，以nafion名稱出售的氣體選擇性膜)來除去入口氣體流40中的水蒸汽，隨后入口氣體流可與載氣50混合，并以氣體56排出，以進行分析。參見圖9，可采用低溫阱82來濃縮co2，在一些實施例中，步驟包括吸入入口氣體64，根據(jù)需要與載氣74混合，然后流向阱82，其中將液氮引入該阱，同時氣體流量由4口2位流量切換閥76操作。在阱操作后，將濃縮氣體引向出氣口84，以進行分析。參見圖10，低溫阱由不銹鋼管94構(gòu)成，并在捕集后用電阻絲加熱器106加熱。阱位于杜瓦瓶112中，以容納液氮，從而進行阱操作的冷凍循環(huán)。參見圖11，當入口樣品氣體64的濃度過高而不能進行氣體濃度分析儀4(圖6)測量的有效和準確分析時，采用不銹鋼波紋管83來降低該濃度。使入口樣品進入閉合位置或壓縮位置處的波紋管中，并關閉閥門78和80。隨后，使波紋管膨脹，并通入載氣74，以可通過稀釋來獲得氣體分析儀4確定的目標濃度。隨后，可使氣體經(jīng)由毛細管流或其它方式流向同位素比率分析儀24。在一些實施例中，此處參見圖6，該系統(tǒng)通過基于微處理器的數(shù)據(jù)采集和控制單元8(如，個人計算機)來控制。數(shù)據(jù)采集和控制單元控制該系統(tǒng)每個部分的操作、收集測量值、進行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)匯總、儲存數(shù)據(jù)并傳輸數(shù)據(jù)。也可將數(shù)據(jù)采集和控制單元連接至外部傳感器，以便測量和監(jiān)測該系統(tǒng)的外部條件(例如，天氣條件，諸如溫度、風向、風速、壓力和濕度、全球定位系統(tǒng)確定的位置信息(諸如緯度和經(jīng)度)以及基于水的單元的水溫和鹽度)和該系統(tǒng)的內(nèi)部條件(例如，功率條件、溫度、系統(tǒng)功能等)。所有這些信息均可通過無線電發(fā)射機傳輸至中央基站，上述中央基站可收集數(shù)據(jù)、監(jiān)測系統(tǒng)操作并監(jiān)測外部條件。在系統(tǒng)配置有連接至計算機的接收器時，基站可任選地將新程序傳輸至該系統(tǒng)。用于本領域的技術人員已熟知的無線通信以及儀器的遠程操作的典型系統(tǒng)包括許多其它市售的通信和控制結(jié)構(gòu)中的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(scada)(可得自(例如)omegaengineering,inc.(www.omega.com))。最后，在空間和時間尺度上采用數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與大氣環(huán)境和生物圈的合適模型和/或耦合模型(提供模型施加量)相聯(lián)系，以將在碳交易和交換情況下使碳貨幣化所需的時間和空間尺度內(nèi)的碳通量整合。根據(jù)標準和參考，最終結(jié)果為獨特的同位素表征碳排放單位，其中可量化大氣co2的生物源和化石燃料組分，由此在合適的溫室氣體和/或碳交易所中貨幣化。在某些實施例中，該系統(tǒng)被設計為模塊化、便攜式和自持式。該系統(tǒng)可利用常規(guī)線路功率，但也可利用電池。如果利用電池，該系統(tǒng)也可通過太陽能電池陣列對電池進行充電，從而可進行遠程操作。在一些實施例中，該系統(tǒng)容納在防風雨外殼中，所述外殼還提供用于外部傳感器、無線電天線和/或太陽能電池陣列的平臺。具體實施例現(xiàn)將描述示例性非限制性實施例，以提供對所公開的各系統(tǒng)的系統(tǒng)和相關方法的整體認識。示例性實施例的一個或多個實例如圖所示。在某些實施例中，各系統(tǒng)的系統(tǒng)被稱為全球監(jiān)控平臺(gmp)，其表示適合封裝和遠程操作的現(xiàn)場可部署外殼中同位素儀器、傳感器、標準、全球參考和數(shù)據(jù)遙測的獨特組合。gmp具有譯解部分和全球溫室通量的能力，從而提供一種獨特的方法來管理這顆行星的溫室排放物，以有助于減少全球變暖帶來的后果。在某些實施例中，將確定環(huán)境空氣中co2的12c、13c和14c組成的任何可用裝置組合成模塊化外形，并使之具有如下所述的樣品處理和樣品調(diào)節(jié)特征。另外，各系統(tǒng)的系統(tǒng)可采用針對任何氣體的濃度和同位素組成的任何分析儀。方法和各系統(tǒng)的系統(tǒng)的示例性實施例以圖解的方式如圖6至35所示。圖6至14示出了用作各系統(tǒng)的系統(tǒng)的一個部件的分析儀的實施例，但該各系統(tǒng)的系統(tǒng)具有不同的分析部件和操作特征。圖15至22描述了各系統(tǒng)的系統(tǒng)的附加操作和方法部件的實施例，其包括儀表陣列、儀器的校準和互校準、全球參考、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸以及采用模型來產(chǎn)生部分碳預算情況下可直接上市的聚合數(shù)據(jù)的方法。參見圖22，部分碳預算為反映局部地區(qū)、區(qū)域及其它地理限制地區(qū)的全球碳預算的子集。該方法和各系統(tǒng)的系統(tǒng)采用裝置的空間陣列中需要的1個至任何數(shù)量的裝置，根據(jù)如圖23至35所示的點、地方、國家和/或州邊界和溫室氣體條約，將這些裝置的空間陣列設置在圖5中涉及的整個應用地區(qū)。在一個實施例中，事實上可將具有堅固和完全遠程操作特征的設備設置在行星地球的任何陸地位置和任何水域位置和/或任何表面和任何大氣空間中。該方法和各系統(tǒng)的系統(tǒng)根據(jù)空間分辨率(優(yōu)選地每平方英里為1個裝置至每4×5°的緯度/經(jīng)度為1個裝置)的需要或根據(jù)給定地點的特定環(huán)境和地質(zhì)條件對裝置進行布置，并且所述條件由各系統(tǒng)的系統(tǒng)的初始操作和測試來確定，以實現(xiàn)最佳功能來產(chǎn)生碳可交易結(jié)果。此外，某些實施例包括取樣入口，其表示來自土柱、土壤和/或植被表面的空氣和從表面上方延伸至任何結(jié)構(gòu)(包括(但不限于)樹干/樹枝、建筑物、塔樓以及具有高度的結(jié)構(gòu))支撐的任何高度的垂直范圍內(nèi)的空氣，并包含可得自飛機、氣球或其它裝置的樣品。一些實施例采用基于微處理器的數(shù)據(jù)采集和控制單元(示為圖6的項8)，其能夠獲取和儲存紅外氣體分析儀(irga)(示為圖6的項4)和同位素比率分析儀(示為圖6的項24)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。校準和儀器互比較以及主要參考協(xié)議如前所述，同位素組成的分析會產(chǎn)生表示為比率的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)最簡單地表示為未知參考標準相對于已知參考標準的數(shù)據(jù)。針對穩(wěn)定和放射成因同位素的比率法和適當標準已相當成熟，但不用于碳交易要求的情況下。然而，采用多個同位素分析儀時，單個和分組校準和互比較以及與全球參考的聯(lián)系的關鍵問題成為前述艱難且耗費時間的努力，并被確認為實施各系統(tǒng)的系統(tǒng)以支持碳交易和碳管理面臨的實質(zhì)障礙。然而，甚至隨著基于激光器的連續(xù)流動式分析儀(如，本文所述的那些分析儀，例如充氣同位素激光器和/或量子級聯(lián)激光器)的出現(xiàn)，需要進行單個和多個儀器校準和互比較來獲取可靠和可核查的碳排放數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可用于支持整個多個地理位置處的碳交易。在這種情況下，需將同位素數(shù)據(jù)用于產(chǎn)生整合的碳通量數(shù)據(jù)，根據(jù)不同位置處的分散分析儀，校準、互校準問題是實現(xiàn)碳交易不確定性顯著減少的要求。校準和互比較的假設包括下列情況：1)密封池標準的指定δ13c是正確的，尤其在改變標準池時；2)分析儀的響應大體上未隨時間和在空間內(nèi)相互不同；3)將在時間和空間內(nèi)用于給定分析儀或分析儀組的相應樣品處理到純度和預調(diào)節(jié)的標準水平；以及4)系統(tǒng)的響應不依賴于空氣源中關于同位素值、樣品大小或流量和壓力的差異。5)監(jiān)測各個儀器的性能并將其與儀器集合中的所有其它儀器比較，并且可采用與由分析儀和/或外部池內(nèi)的附加參考池組成的主要參考的比較來校正性能問題(如，本底之上信號的基線漂移或核查)。通過在短暫和長期的操作使用期內(nèi)提供極高的精度和極高的穩(wěn)定性，使用容納參考氣體并可瞬時比較的密封池是該各系統(tǒng)的系統(tǒng)的一個重要特征。采用具有最小氣體處理能力的大致上連續(xù)流動環(huán)境空氣的非irms方法的一個優(yōu)點在于，減少或消除了分析儀之間的差異以及大部分氣體處理問題。除了該改善之處，本文所公開的某些各系統(tǒng)的系統(tǒng)的另一個特征在于使用包含已知同位素組成的多個密封標準參考池(如圖12所示)。設置在三池儀器中的這種密封參考池如圖13所示(806、807、809)。在某些實施例中，密封參考池由長度大約為6cm且外徑為0.5cm的單玻璃氣瓶(例如，石英)組成，所述玻璃氣瓶具有永久性密封硒化鋅(znse)端蓋，以使激光不變地穿過該氣瓶。玻璃氣瓶參考池含有用于所有分析儀的相同標準或參考氣體。在某些實施例中，用相同標準空氣源來填充大量密封參考池，并使用玻璃噴燈或其它方式將所述參考池密封，以永久性地密封該氣瓶(圖12)。根據(jù)易于為co2激光器制造(如，ltglaser,ontario,ca)領域的技術人員和標準氣體制備領域的技術人員所知的協(xié)議，可將密封池填充有大量的平衡空氣量。圖12中描述和圖13中采用的密封池實施例在其采用三種同位素系統(tǒng)(12c、13c、14c)方面很獨特，并且有效地減少了前述不同實驗室采用的標準氣體制備中的難度差異且也將極大地減少噪音和儀器漂移。然后，可通過導致高度校準的標準池的多個實驗室來分析密封參考池氣體。參見圖12，其為示出了密封參考池的示意圖，這些密封參考池由分析儀器參考池、外部主要或全球參考池和針對13co2606、14co2608以及13co2和14co2607的混合物的星載609參考池組成。包括一套全球標準(其它實驗室為其獲得數(shù)據(jù))的針對14co2的密封參考標準的范圍可從分數(shù)為100％的現(xiàn)代14co2600至分數(shù)為0.5％的現(xiàn)代601至分數(shù)為0％的現(xiàn)代602。針對13co2的密封參考池可由-25‰603、-5.00‰604和+10‰605的13c同位素比率組成。每個主要或全球密封參考池的制造應使得針對特定同位素組成的所有密封池(610,611,612)均相同，從而確保對集合中和可設置分析儀的整個集合中的分析儀進行比較?？蓪⑦@種的多個參考池布置成可進行反射以將激光束有效地引向所有池而提供瞬時基線和參考校準的線性陣列或任何布局。使用一個或多個密封參考池可使同位素比率的計算和精確度方式與雙入口irms儀器采用的計算和精確方式類似。然而，將根據(jù)本文的某些實施例所述的密封參考池用于校準和互比較程序的框架內(nèi)，所述程序在感興趣的時間和空間尺度內(nèi)是適當?shù)?。參見圖13，示出了采用三個激光器池(12c800、13c801和14c802)的示意圖。根據(jù)激光器的功率輸入和輸出、穩(wěn)定性和調(diào)制，三個激光器的組合需要一種檢測和優(yōu)化每個激光器的平衡方法。三池系統(tǒng)是用于碳的所有三個種類的實施例的一個實例，然而可向各系統(tǒng)的系統(tǒng)配置針對任何同位素種類的任何同位素分析儀。下面將提供三池系統(tǒng)(圖13)的操作詳情。參見圖14，示出了一種典型操作程序的示意圖，所述程序被編碼成手動控制或遠程通信控制的軟件。將樣品引入系統(tǒng)后，進行測量，以確定總co2濃度和壓力或者獲取用于同位素13c和14c中每一者的初始數(shù)據(jù)，并將此數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)控制軟件。在co2的總濃度或同位素種類(13c、14c)的濃度過大或過小的情況下，軟件控制將指導操作，以增加或減少各個分析物，如圖9、10和11中所提供的。一旦認為樣品大小最適于測量，則可采用校準曲線和/或可與外部密封標準進行比較。下面將提供圖14中描述的附加標準化使用詳情。各系統(tǒng)的系統(tǒng)用硬件結(jié)構(gòu)參見圖15，提供了示出基本硬件部件的示意圖，所述基本硬件部件由基礎儀器100、具有密封參考池和遙測能力的基礎儀器102、如102中的分析儀陣列103以及位于給定位置的分析儀陣列104組成，分析儀陣列104用于測量、監(jiān)測、核查和核算碳排放，這部分地通過所有分析儀之間的瞬時通信來進行，以確保數(shù)據(jù)可比性。也可將具有(例如)主要參考標準的附加外部參考池并入分析儀陣列中，以提供一種確保所有分析儀的分析儀功能和數(shù)據(jù)可比性的附加方式。參見圖16，示出了位于給定位置的分析儀陣列，這種分析儀105之間具有通信，這使所有數(shù)據(jù)經(jīng)由遙測或其它無線裝置106傳送至接收器(如，衛(wèi)星107)，然后將數(shù)據(jù)傳輸至進行分析的中央數(shù)據(jù)站或數(shù)據(jù)中心108。參見圖17，提供了示出地理上不同的三個分析儀陣列900的示意圖，所述分析儀陣列與外部參考密封池901儀器進行通信，外部參考密封池儀器可經(jīng)由無線裝置904對不同陣列中每個儀器的基線和校準數(shù)據(jù)進行瞬時比較和校正，然后可將這些基線和校準數(shù)據(jù)與主要參考902進行比較，所述主要參考與眾所周知的針對13c和14c的國際標準(如，針對碳13比率的viennapeedeebelemnite(vpdb)標準(coplen等，2006)和針對14c的國家草酸標準局(例如，nbsoxii)(scott等，2004))相關。在該實施例中，外部參考密封池901和主要標準密封池902均位于該區(qū)域，以服務于每個集合。將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心，以與模型整合，并在(例如)一個實施例中用于支持溫室氣體交易所906中的實時交易。在另一個實施例中，可將作為密封池的參考標準封裝在衛(wèi)星908中，所述衛(wèi)星在其穿過設置陸基集合的地理區(qū)時，可比較儀器集合的參考值。仍參見圖17，專門配備有溫室氣體感測能力的衛(wèi)星908在穿過設有分析儀集合的區(qū)域時，也可對陸基和衛(wèi)星感測溫室氣體的濃度數(shù)據(jù)進行直接比較907。在另一個實施例中，參見圖17，由衛(wèi)星接收/傳輸?shù)倪@種數(shù)據(jù)用于確保核查陸基分析儀或感測表面的溫室氣體濃度，可瞬時接收和傳輸這種數(shù)據(jù)，以在所有分析儀確?？杀容^的情況下來支持跨行星的實時碳交換交易活動906，從而以適合所有貨幣流通/兌換(與跨多個國家和股票交易以及貨幣流通的方式相同)的方式使這種數(shù)據(jù)貨幣化。參見圖18，示出了數(shù)據(jù)站109采用任何類型的軟件和/或模型的示意圖，所述數(shù)據(jù)站根據(jù)指定時間段為跨空間位置的任何分析儀集合或分析儀組110和111計算公噸的碳或碳當量，并向可能適合交易的任何位置處的碳交易所112、113提供這種數(shù)據(jù)。圖19示出了用于給定地理區(qū)域401、給定時間段402的子系統(tǒng)的系統(tǒng)的主要部件工序的匯總圖、該各系統(tǒng)的系統(tǒng)具有儀器400和來自分析儀測量的樣品的數(shù)據(jù)406、分析儀組或集合400和數(shù)據(jù)集合406、共用校準和互校準協(xié)議403、全球參考協(xié)議404和外部基于衛(wèi)星的參考標準405。所有數(shù)據(jù)均通過無線或其它遙測裝置407傳輸至管理數(shù)據(jù)并將其并入一個或多個模型409的數(shù)據(jù)中心408，最后將這些模型轉(zhuǎn)換成公噸的生物源碳或化石燃料碳410。根據(jù)給定交易系統(tǒng)的規(guī)定，可將這種單位登記為信用額(credit)411，以在適當?shù)臏厥覛怏w交易所、平臺412中出售。圖20(面板a)示出了針對13c/12c和14c/12c比率的假設的同位素數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)得自位于覆蓋五個時間點的不同位置的四個儀器。用于由符號(方形、圓形、交叉影線的圓形和三角形)表示的四個儀器的數(shù)據(jù)如面板a所示，其中實線801連接具有類似趨勢的數(shù)據(jù)，而虛線連接被確認為異常值3的數(shù)據(jù)802和80。根據(jù)某些實施例的軟件控制協(xié)議的一個特征在于識別由每個儀器產(chǎn)生并由常規(guī)校準曲線、主要標準和外部標準識別(例如，圖14)的異常數(shù)據(jù)。因此，在面板a中，盡管趨勢線上方和下方的異常值(802和803)保留在適當?shù)奈募校鑼⑵鋸南鄳獢?shù)據(jù)流和主要儀器數(shù)據(jù)記錄中排除。在一些實施例中，儀器(804、805、806、807)中的每一者也可指如圖14所示的外部主要參考池809或可與衛(wèi)星空基測量進行比較，衛(wèi)星空基測量表示一種實時交叉校驗數(shù)據(jù)結(jié)果的附加方法，并提供全球參考數(shù)據(jù)點。參見面板b，還可看到，在將這種數(shù)據(jù)質(zhì)量和保證程序應用于陣列中的每個儀器804、805、806和807時，可設計軟件程序來查詢相對于任何其它儀器808(由每對裝置之間的十字箭頭表示)的每個儀器，從而核查正常功能并以另外的方式排除異常值或其它條件，在此期間不收集數(shù)據(jù)或登記故障。這種控制對于確保相互遠離并位于不同環(huán)境(面板c)中的分析儀的可比性必不可少。因此，根據(jù)某些實施例，對于時間和空間的界定間隔而言，將陣列中所有儀器的所有異常數(shù)據(jù)從主要數(shù)據(jù)集中排除，從而產(chǎn)生有質(zhì)量保證的網(wǎng)絡或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。可設置不合格數(shù)據(jù)，以觸發(fā)預示該儀器運行不正常的報警器。用于儀器陣列的這種協(xié)議為根據(jù)設定協(xié)議對這種裝置進行儀器控制和軟件控制的領域的技術人員所熟知。例如，nationalinstrumentcompany,austin,texas(www.ni.com)提供了一種眾所周知的儀器控制軟件包，即labview(例如，型號8.6)，其可對儀器進行自定義數(shù)據(jù)采集、操縱和交互式控制，以實現(xiàn)復雜程序(如，上文描述的那些程序)。通過下述高級無線控制協(xié)議可實時自動運行的該協(xié)議表示一種促進本文所公開的各系統(tǒng)的系統(tǒng)成功運行的互校準程序。注意在面板c中，四個儀器的位置使得來自這些位置的數(shù)據(jù)的任何組合可用于產(chǎn)生適于碳交易的聚合數(shù)據(jù)和結(jié)果?？刹捎帽硎疽粋€或多個位置的分立位置數(shù)據(jù)來減少或增加空間足跡(footprint)或根據(jù)包括環(huán)境條件在內(nèi)的其它因素來跟蹤單個位置的迅速變化?？蓪⒒バ食绦驊糜谖挥谑澜绺鞯氐亩鄠€不同位置處以陣列布置的任何數(shù)量的裝置以及不同的交易網(wǎng)絡(如，此前應用的euets和rggi碳交易平臺)中。然后，可將此網(wǎng)絡或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與適當?shù)哪Ｐ驼?，以進一步聚合和插入數(shù)據(jù)，從而提供整個界定空間和時間域內(nèi)的累積碳通量。因此，根據(jù)某些實施例的各系統(tǒng)的系統(tǒng)提供了自調(diào)節(jié)校準和互校準程序，從而以一種迄今尚未實施的方式來確保本文所公開的稀有形式的碳的數(shù)據(jù)可比性。采用scada的用于數(shù)據(jù)通信和傳輸?shù)南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)術語scada代表監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可易于從供應商(如，benteksystems,inc.,alberta,canada(www.scadalink.com))處商購獲得。scada系統(tǒng)是一種常用的過程自動化系統(tǒng)，其用于從位于遠程站點的傳感器和儀器處收集數(shù)據(jù)，并在用于控制或監(jiān)測目的中央站點處傳輸和顯示該數(shù)據(jù)。在某些實施例中，參見圖21，scada系統(tǒng)用于控制和監(jiān)測得自本文所公開的同位素分析儀901的同位素數(shù)據(jù)。通常將所收集的數(shù)據(jù)在一個或多個主控scada主計算機902上顯示，主控scada主計算機位于具有中間主計算機903的選項的中央站點或主站點，諸如可采用廣泛分隔的同位素監(jiān)測網(wǎng)絡的局部區(qū)域。一種現(xiàn)實scada系統(tǒng)可監(jiān)測和控制成百上千個輸入/輸出(i/o)點。本文所述的各系統(tǒng)的系統(tǒng)的典型scada應用將監(jiān)測產(chǎn)生13c和14c同位素比率的同位素組成的裝置、給定網(wǎng)絡和所有網(wǎng)絡中一個或多個裝置的校準和數(shù)據(jù)傳輸。各個裝置的各種軟件和硬件特征以及裝置網(wǎng)絡中的通信通過采用模擬和數(shù)字信號來控制。在利用遠程地點和/或不同地點組的至少一些實施例中，采用了遠程傳感器和儀器與中央計算機之間的另一個設備層。該中間設備位于遠程側(cè)，并連接至傳感器和現(xiàn)場儀器。裝置傳感器通常會具有數(shù)字或模擬i/o，并且這些信號不以可易于在長距離范圍內(nèi)通信的形式存在。采用中間設備來使傳感器信號數(shù)字化，然后在使這些信號分包，以便這些信號可經(jīng)由工業(yè)通信協(xié)議在長距離范圍內(nèi)數(shù)字傳輸至中央站點。scada領域的技術人員已熟知的、處理此該功能的典型設備為plc(可編程邏輯控制器)和通常設置在相同的儀器箱中的rtu(遠程終端單元)或rtu901。在某些實施例中，將跨一個或多個景觀區(qū)的同位素分析儀被分類為配備有plc的rtu901。rtu和plc配備有適當?shù)膕cada通信裝置904。常見于工業(yè)中且為scada通信裝置領域的技術人員所熟知的一種此scada裝置為benteksystems,inc.,ofalberta,canada出售的scadalink900-mbrtu/無線調(diào)制解調(diào)器啟動的廣域、遠程、點到多點scada通信系統(tǒng)。這些裝置采用事實標準工業(yè)數(shù)據(jù)通信協(xié)議(如，modbus、ab-df1和dnp3.0)來傳輸傳感器數(shù)據(jù)，這均為通信協(xié)議領域的技術人員所熟知。典型的物理接口標準為bel202調(diào)制解調(diào)器、rs-485&rs-232，這也為接口標準領域的技術人員所熟知。通常，scada系統(tǒng)由四個主要元件組成：1.主終端單元(mtu)9022.遠程終端單元(rtu)9013.通信設備9044.scada軟件主終端單元902通常被定義為scada系統(tǒng)的主控器或中心，并位于操作者的中央控制設施。在圖示實施例中，mtu表示監(jiān)測、控制、接收和處理同位素分析儀產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的主要控制和操作中心。mtu事實上啟動與遠程地點的所有通信，并與操作員通過界面聯(lián)系。將來自遠程現(xiàn)場裝置的數(shù)據(jù)(13c、14c、co2濃度數(shù)據(jù)、校準程序、報警條件等)發(fā)送至mtu，以進行處理、儲存和/或發(fā)送至其它系統(tǒng)。例如，在這種情況下，mtu可將數(shù)據(jù)發(fā)送至位于這顆行星的任何位置處的區(qū)域碳交易平臺。如前所述，遠程終端單元901通常被定義為scada系統(tǒng)內(nèi)的通信衛(wèi)星或節(jié)點，并位于遠程站點；在這種情況下，表示跨景觀區(qū)的各個同位素分析儀。rtu在存儲器收集來自現(xiàn)場裝置的每一者的數(shù)據(jù)，直到mtu902發(fā)出發(fā)送命令(如，在給定時間段內(nèi)從一個或多個現(xiàn)場同位素分析儀901或一個或多個中間數(shù)據(jù)收集地點903傳輸同位素數(shù)據(jù)的命令)。在一個實施例中，同位素分析儀可配備有微型計算機和可編程邏輯控制器(plc)，其可在遠程站點處發(fā)揮作用，而無需mtu的任何指示，并在本文中被視為rtu901的一部分。另外，plc可為模塊化，并可擴展，以測量、監(jiān)測和控制附加現(xiàn)場裝置。因此，在這種情況下，在一個實施例中，多個rtu901的區(qū)域集合將配備有plc，以特別地測量和監(jiān)測校準、互校準和參考程序，并也可允許一個或多個同位素分析儀的控制功能、現(xiàn)場條件記錄、重編程能力和報警功能。從通信設備使用的協(xié)議接收數(shù)據(jù)流的中央處理器(cpu)位于rtu901內(nèi)?？纱蜷_協(xié)議(如，modbus、傳輸控制協(xié)議和網(wǎng)際協(xié)議(tcp/ip)或?qū)Ｓ蟹忾]協(xié)議；所有上述協(xié)議為數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議領域的技術人員所熟知。當rtu901查看其嵌入?yún)f(xié)議的節(jié)點地址時，對數(shù)據(jù)進行解釋，并且cpu指導待采取的指定動作。因此，可從控制任何數(shù)量的同位素分析儀的一個或多個主地點處執(zhí)行所有功能。在各種實施例中，設置scada系統(tǒng)網(wǎng)絡或拓撲結(jié)構(gòu)的方式可以變化，但每個系統(tǒng)依靠于mtu和rtu之間的不間斷的雙向通信。這可以各種方式來實現(xiàn)(例如，專用線、地下電纜、電話、無線電、調(diào)制解調(diào)器、微波天線、無線式/蜂窩905、衛(wèi)星906或其它大氣裝置)，并且系統(tǒng)通常采用不止一種與遠程站點通信的方式。這可包括撥號或?qū)Ｓ靡纛l級電話線、dsl(數(shù)字用戶線路)、綜合服務數(shù)字網(wǎng)絡(isdn)、電纜、光纖、wi-fi或其它寬帶服務。本文所公開的各系統(tǒng)的系統(tǒng)可利用涵蓋scda系統(tǒng)領域的技術人員已熟知的本地、區(qū)域和遠程地點的所有通信系統(tǒng)。一種典型的scada系統(tǒng)提供了允許操作員在該系統(tǒng)運行時使功能可視化的人機界面(hmi)907。因此，在本發(fā)明中，可視化可包括(但不限于)碳通量等值面、校準和互校準程序或簡單地在給定時間段內(nèi)由裝置的給定陣列的生物源或工業(yè)源導致的公噸碳的碳通量數(shù)據(jù)。在某些實施例中，操作員也可使用hmi來改變設置點，查看臨界條件告警和警報，并分析檔案或當前數(shù)據(jù)趨勢。自從windowsnt的出現(xiàn)后，可將hmi軟件安裝在pc硬件上，以作為運轉(zhuǎn)的真實系統(tǒng)的可靠表示。全球hmi軟件包包括cimplicity(ge-fanuc)、rsview(rockwellautomation)、ifix(intellution)和intouch(wonderware)。大多數(shù)這些軟件包使用用于報告和歸檔數(shù)據(jù)的標準數(shù)據(jù)操縱/顯示工具，并與microsoftexcel、access和word充分集成。也接受基于web的技術。可將scada系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)發(fā)送至動態(tài)生成html頁面的web服務器。然后，將這些頁面發(fā)送至操作員地點的lan系統(tǒng)或公布在因特網(wǎng)上。在圖示實施例中，將mtu902接收的數(shù)據(jù)用于生成與一個或多個碳交易平臺915可兼容的碳通量數(shù)據(jù)。概括地說，參見圖21，多個同位素分析儀位于兩個單獨的位置908、909的區(qū)域中，這些分析儀均采用支持rtu901儀器外殼內(nèi)的plc的儀器結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，具有rtu的每個分立位置配備有scada通信裝置904。在另一個實施例中，足夠靠近以相互接線的rtu910可采用單個scada單元來進行通信。在另一個實施例中，給定網(wǎng)絡內(nèi)的手持式計算機911也可通過無線或其它方式來監(jiān)測數(shù)據(jù)。在涉及無線通信的另一個實施例中，也可包括得自benteksystems,alberta,canada的中繼單元912、以及型號scadalinksmx-900來增強最終傳輸至mtu902的信號。在另一個實施例中，在數(shù)據(jù)傳輸至主要mtu902之前，采用中間mtu903來獲取該數(shù)據(jù)。在另一個實施例中，采用可得自benteksystems,alberta,andcanada的(例如)太陽能scada鏈接(solarscadalink)可將太陽能scada通信單元913用于電氣連接有限的遙遠地區(qū)。數(shù)據(jù)通信可通過無線傳輸系統(tǒng)905或衛(wèi)星906系統(tǒng)來實施。由主要mtu902接收并在多個顯示器中再現(xiàn)的數(shù)據(jù)包括(但不限于)人機界面(hmi)907內(nèi)的碳通量等值面、圖表、圖和三維可視化。使用數(shù)學計算和模型而形成的適當?shù)臄?shù)據(jù)產(chǎn)品最終會產(chǎn)生碳通量數(shù)據(jù)(以公噸計)，從而將生物源和人為源/工業(yè)組分指定為給定空間和時間域的源或匯。將這種數(shù)據(jù)914加密，并傳輸至碳交易所915。將數(shù)據(jù)自動儲存在多個現(xiàn)場和場外數(shù)據(jù)庫916?？臻g和時間同位素數(shù)據(jù)的模型聚合13c和14c同位素組成的數(shù)據(jù)以及co2濃度數(shù)據(jù)為多個模型提供了輸入，這些模型范圍包括分立的土壤碳模型、農(nóng)業(yè)模型至覆蓋更大尺度的模型，從本地地點、地區(qū)、大陸至全球模型。在使用模型來取得可用于交易目的的碳通量數(shù)據(jù)以及設計測量裝置的取樣地點和陣列時，考慮了同位素測量地點的密度、當?shù)貧庀髼l件、測量時間段和模型本身的機理(mechanistic)基礎之間的相互影響。根據(jù)某些實施例，采用模型來插入從同位素測量裝置的空間和時間陣列中獲得的數(shù)據(jù)，從而為正在測量的區(qū)域和/或過程形成整合的通量數(shù)據(jù)(以公噸碳計)。在每個情況下，分立空間和時間域的碳通量表示全球碳預算情況下的部分碳預算。碳交易本質(zhì)上由部分碳預算組成，并必須具有可接受的不確定性和預測能力的特征。因此，根據(jù)所述某些實施例的各系統(tǒng)的系統(tǒng)還包括方法以及相關的空間和時間域，以設計可用于支持碳交易并最終幫助對全球碳預算本身進行詳細了解的各種部分碳預算。其中整合的通量數(shù)據(jù)可用于碳交易的特定區(qū)域和/或過程的實例如圖22至35所示。在每個情況中，可(例如)根據(jù)已出版作品采用特定模型來表明給定應用的功效。相關的碳模型包括zobitz等在2008年公布的土壤模型；urbanski等在2007年和sott等在2004年公布的森林交換模型；lloyd等在2001年、levin等在2003年和lai等在2006年公布的區(qū)域交換模型；west和marland在2002年公布的農(nóng)業(yè)碳循環(huán)模型；kosovic等在2008年公布的化石燃料排放物模型；matsumoto等在2004年公布的海洋碳循環(huán)模型；venteris等在2006年公布的地質(zhì)碳封存模型；以及peters等在2007年公布的大陸尺度模型。雖然上述模型公開為示例性的，學術文獻包含上述區(qū)域和適合數(shù)據(jù)處理來產(chǎn)生材料通量(以公噸計)的其它區(qū)域中的多個模型，碳交易所可將上述材料通量作為核查的碳單位。分析儀的每個集合可需要模型的特定組合，以產(chǎn)生所需結(jié)果，由此表示該各系統(tǒng)的系統(tǒng)的多個實施例的專用模型集成功能。分立的各系統(tǒng)的系統(tǒng)的概述如圖22所示，該圖提供了具有不同尺度的框架，其范圍包括全球預算400至陸地區(qū)域408的分立土壤預算403或海域407的分立海洋碳預算405。雙向箭頭表示兩個方向的碳通量，正通量指排放到大氣環(huán)境中的通量，并且向下或負通量指已封存的通量。實線箭頭指化石/工業(yè)碳并且虛線箭頭指生物源碳、天然碳的雙箭頭表圖示示的系統(tǒng)的系統(tǒng)的最終結(jié)果，即大氣環(huán)境中主要碳組分的雙碳核算。參見圖22，示出的所有框均表示集中于碳循環(huán)(人為源/工業(yè)409和天然407、408)的組分的相關預算。用于準確的部分碳預算的全球模型元素為大氣輸送406。垂直面和水平面中的大氣輸送可在較短時間段內(nèi)迅速移動跨大空間尺度內(nèi)的排放物并將其混合。碳排放物的移動過程和最終分散的此處理將對州和區(qū)域?qū)用嬗杏?，以管理碳排放并使其貨幣化，如riley等在2008年討論的。大規(guī)模努力(如，區(qū)域和大陸尺度)的實施例中的部分預算包括將“隱形框”或控制量設置在監(jiān)測區(qū)域，并盡可能精確地跟蹤跨邊界的所有空氣的移動以及同位素和二氧化碳的濃度。時間和空間上具有高分辨率的氣象數(shù)據(jù)可適用于模型用途。該數(shù)據(jù)連同來自裝置陣列的同位素數(shù)據(jù)可用于計算大型通量。kosovic在2008年報告了此方法，并且該方法為大氣輸送模型領域的技術人員所熟知?？缇坝^區(qū)內(nèi)測量點的密度將根據(jù)景觀區(qū)的不均勻性、地形、設計標準以及所需分辨率和精確度而發(fā)生變化，并根據(jù)該各系統(tǒng)的系統(tǒng)的初始測試配置進行最優(yōu)配置。riley等在2008年已報告了非常適用于如本文所公開的各系統(tǒng)的系統(tǒng)的模型方法的一個實例。在該研究中，分析了葉樣品的14c含量，并由此利用化石燃料排放物，以再次估算大氣14c，這表明采用當前技術對大氣環(huán)境中的14c進行直接測量不可行。該研究結(jié)合了mm5和lsm1示蹤物模型，以根據(jù)植物14c數(shù)據(jù)來推斷加利福尼亞州的化石co2排放物和移動?；趃rell等(1995)的工作的mm5模型包括通常用于天氣預報以及大氣動態(tài)、表面與大氣環(huán)境耦合和污染物擴散的研究中的非靜力地形跟隨西格瑪坐標中尺度氣象模型。已將這些模型應用于在多個地帶(包括地形復雜的地區(qū)和不均勻的土地覆蓋)進行的多項研究中。用于模擬的物理包可見于riley等(2008)的研究中，并為大氣輸送模型領域的技術人員所熟知。riley等(2008)的研究中采用的lsm1模型形成于bonan(1996)之后，并為模擬生態(tài)系統(tǒng)和大氣環(huán)境之間的co2、h2o和能通量的“大葉(big-leaf)”陸面模型。riley等(2008)將模擬輻射通量、動量、顯熱和潛熱；地下能源和水通量；以及土壤、植物和大氣環(huán)境之間的耦合co2和h2交換的模塊包括在內(nèi)。將包括具有不同覆蓋度的13種植物類型的28種陸面類型模型中模擬，如riley等(2008)報導的。riley報導已測試了兩種模型mm5和lsm1的整合，并發(fā)現(xiàn)其可準確地預測所需通量。riley等(2008)將標準初始化程序用于mm5v3.5中，該程序?qū)膎oaa國家環(huán)境預報中心(ncep)的再分析數(shù)據(jù)中插入的初估場和邊界條件場應用于外部計算網(wǎng)格中。該模型通過具有36km的水平分辨率的單域以及表面與5000pa之間的18個垂直西格瑪層來運行；所用的時間步長為108s，并且每隔兩小時產(chǎn)生輸出。將每兩小時的模型輸出用于分析中，該分析后以每小時、每季節(jié)或每年的周期進行整合或取平均值。由riley等(2008)的工作產(chǎn)生的整合通量圖如圖22b所示，該通量圖作為一種示例性和易得的模型方法，與各系統(tǒng)的系統(tǒng)一起使用，從而為不同的時間和空間尺度提供整合的通量數(shù)據(jù)。三維通量等高線采用36平方千米的模型分辨率來確定，其正好表示同位素分析儀陣列的一個實施例。參見圖22a，并意識到可以類似于riley等(2008)報導的方式來處理所示部分預算中的每一者，所述部分預算401由所使用的簡單實例中的部分預算409、402和403構(gòu)成。根據(jù)本文的某些實施例所公開的各系統(tǒng)的系統(tǒng)為迄今已知的可確定嵌套的部分預算的唯一方法，可根據(jù)針對生物源和人為源/工業(yè)排放的實時高精度通量數(shù)據(jù)將所述部分預算整合至越來越大的預算中。繼上一個部分預算實例后，表示陸地區(qū)域的部分預算401和408以及表示海域的部分預算404、405和407在給定時間段內(nèi)與gb400形成物料平衡，并且最終表示來自所有部分預算的充分混合的空氣。因此，圖22示出的簡化的全球預算和部分預算表明，如本文所公開的各系統(tǒng)的系統(tǒng)提供了對跨不同時間和空間尺度內(nèi)的碳通量進行量化的方式，所述時間和空間尺度與表示不同和分立位置以及碳預算動態(tài)的碳交易要求相匹配。再參見圖22b，可將表示時間和空間內(nèi)的分立測量值的數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換成摩爾體積的已排放、減少或封存的碳?？商幚砟Ｐ蛿?shù)據(jù)，以覆蓋主要城市(例如，農(nóng)業(yè)區(qū)、荒野區(qū)和居住區(qū))的碳通量，這些數(shù)據(jù)均表示部分預算。然后，可采用給定地理區(qū)的整組部分預算來組合(例如)整個州的碳預算。鑒于可以公噸的已排放、減少或封存的碳來表示部分預算中的每一者，則可直接采用這種數(shù)據(jù)來識別用于交易的碳信用(例如，碳信用表示通過封存得到的碳減排量或避免的碳)。向碳交易所(如，芝加哥氣候交易所或歐盟排放交易計劃)登記信用的程序為登記和出售碳信用領域的技術人員所熟知。該程序概括地說涉及識別可接受的碳交易領域(如，農(nóng)業(yè)、填埋氣、森林活動等)。滿足該領域標準的項目向交易所提交申請書，其中涉及一系列詳細描述該項目、位置和監(jiān)測方法的文件。一旦獲批，該項目便可建立基線條件，然后開始項目。根據(jù)如本文所述的各系統(tǒng)的系統(tǒng)方法進行監(jiān)測。交易所報告監(jiān)測時間段，隨后進行核查和證明，然后將信用登記在交易所中，并上市出售。然而，迄今尚未充分建立碳交易測量、監(jiān)測及核查方法，由此缺乏一種統(tǒng)一的方法。相比之下，根據(jù)本文的某些實施例，加利福尼亞州的數(shù)據(jù)(例如)將由下列組成：14c單位(公噸)：減少量+封存量–排放量13c單位(公噸)：封存量–排放量因此，首次可根據(jù)化石和生物源組分來界定碳交易的數(shù)據(jù)，并由于政策行動而提供數(shù)據(jù)來跟蹤碳通量的管理。數(shù)據(jù)也可更詳細地反映來源組分，并評估某些情況下的生態(tài)系統(tǒng)功能(如圖2所示)。因此，根據(jù)某些實施例的各系統(tǒng)的系統(tǒng)整合了天然源和化石排放，并確定了來源組分和生態(tài)系統(tǒng)功能。根據(jù)本文的某些實施例的各系統(tǒng)的系統(tǒng)提供了采用生物源和化石碳通量的雙核算來產(chǎn)生有意義的碳信用的新方法，可根據(jù)與人為和我們生活的自然環(huán)境造成的碳排放直接相關的科學數(shù)據(jù)對所述碳信用進行定價和估值。各系統(tǒng)的系統(tǒng)的分析儀的一般操作在該方法和各系統(tǒng)的系統(tǒng)的一些實施例中，測量了氣體混合物(如，如圖6所示的來自任何來源的空氣)中種類的濃度和該種類的同位素比率(例如，二氧化碳濃度和碳同位素比率)，將適當?shù)臄?shù)據(jù)寫入裝置的存儲器中，然后傳輸至如圖16、17和18所示的中央單元。參照圖6，該系統(tǒng)的操作如下。將氣體樣品經(jīng)由進氣管2輸入該系統(tǒng)。在另外的實施例中，可將入口管2連接至燃燒室，以提供固體的氣體樣品?？衫萌菁{該樣品的室中的熱電加熱元件來形成此燃燒室或可利用質(zhì)譜儀使用的常規(guī)燃燒室。將氣體樣品經(jīng)由泵30的操作而拉入并穿過系統(tǒng)。起初，測量了目標的氣體的總濃度。在測量碳同位素的實施例中，irga4提供了輸入樣品的co2總濃度，而無需進行預處理或調(diào)節(jié)。在針對惡劣環(huán)境的附加實施例中，可增設預處理單元來除去水分、灰塵等。這可(例如)通過利用選擇性膜除去本領域已知的不需要成分或利用本領域已知的化學洗滌器的過濾裝置來實現(xiàn)。然后，該系統(tǒng)將成分氣體傳送至一個或多個任選的預處理單元，以除去某些成分氣體，并對有關氣體或氣體進行濃縮。例如，在確定碳同位素濃度的一些實施例中，同位素比率分析儀24能夠提供碳同位素比率，但易受到樣品內(nèi)存在氧氣的干擾。因此，在此前討論的實施例(如圖7、8和9所述)中，在樣品氣體進入同位素比率分析儀24之前，采用樣品調(diào)節(jié)裝置18至少將樣品氣體中的氧氣除去?？赏ㄟ^增加樣品內(nèi)所需種類的濃度來進一步提高同位素比率分析儀24提供的測量精度。在針對co2檢測的一些實施例中，將濃度增加至1％或更高(按體積計)。另外，可通過向樣品流中供給惰性載體來提高精度。再次結(jié)合某些co2單位，將含有1％co2的樣品與純氮或另一種惰性和非干擾性載氣混合。因此，由表示(例如)12c、13c和14c的三個激光器池的同位素比率分析儀24提供的同位素比率測量可由樣品調(diào)節(jié)裝置18通過對所討論的氣體樣品中的特定種類或多個種類進行濃縮并使用載氣與一個或多個種類混合來提高。然后，將輸入樣品傳送至一個或多個同位素分析儀，以檢測樣品中所目標氣體的各種同位素。同位素比率分析儀可利用任何裝置來測量氣體的同位素組成，但在一些實施例中，該系統(tǒng)利用了一種低質(zhì)量、小功率的緊湊型裝置。對于測量碳同位素的系統(tǒng)而言，一種此碳13同位素分析儀在美國專利no.5,394,236中提出。在附加實施例(例如，檢測碳14的實施例)中，該系統(tǒng)針對希望的目標氣體采用了發(fā)射能量以選擇性地共振的相干光源。例如，測量同位素碳14會利用用于輻射樣品的14co2同位素激光器和含有目標氣體(此處為碳14)的已知標準參考池。因此，可以美國專利no.5,394,236中提出的方式來進行比率測量，該專利的教導以引用的方式并入本文。在分析了13c和14c的情況下，必須使這兩種同位素標準化為12c(碳的最豐富形式)。一旦完成分析，從該系統(tǒng)中抽出樣品氣體，并使其通常以遠離輸入?yún)^(qū)的方向進入環(huán)境中?；A系統(tǒng)的變型可用。例如，通過將多個基礎構(gòu)建塊與單個裝置組合來檢測附加種類和同位素可擴大基礎系統(tǒng)。在這種情況下，利用了多個同位素比率分析儀24。每個分析儀24將檢測樣品中是否存在同位素種類。因為該系統(tǒng)在檢測期間不會消耗樣品，所以可能連續(xù)地設置多個檢測器來隨時接收樣品。每個比率分析儀24可任選地包括預處理單元，以在同位素測量之前對樣品進行處理。在該串行配置中，需注意，以確保預處理單元不會在分析之前將希望的目標氣體除去。一種替代配置將利用分離器來將樣品的一部分并行地發(fā)送至每個分析儀，從而使比率分析儀獨立地運行。在各種配置中，可選擇性地操作每個分析儀(即，在某時間僅測量某些同位素樣品，以減少功耗)。在某些實施例中，該系統(tǒng)被設計用于在遠程位置處運行和/或經(jīng)由安裝在該系統(tǒng)外部的常規(guī)傳感器來測量和監(jiān)測附加外部條件(例如，溫度、濕度、風向、時間、一般天氣條件等)。此整個單元由數(shù)據(jù)采集和控制單元8控制。組合式13co2和14co2分析儀co2的同位素種類和數(shù)據(jù)率的簡要概述如下面的表1所示。提供了當前技術和本文所公開技術的實施例的數(shù)據(jù)率的定義和估算，示出了由傳統(tǒng)同位素比質(zhì)譜法(irms)技術導致的同位素數(shù)據(jù)的缺乏以及采用本文所公開技術(全球監(jiān)控平臺(gmp))的實施例來大大增加數(shù)據(jù)率的前景。本文所采用的稀有形式的二氧化碳包括13c16o2和14c16o2。也可將此處采用的多同位素方法應用于co2的所有同位素異數(shù)體(包括12c18o16o、13c16o18o、12c17o2、12c18o2、13c18o2、14c18o2(freed1995、bradley等，1986)中。雖然將大氣co2用作此處的一個實例，但可由任何來源產(chǎn)生和測量的任何氣體(例如，土壤氣體；密閉空間、實驗室和實驗設備或其它行星表面中產(chǎn)生的氣體)均適用(圖5)。這些氣體中的一些可以包括(但不限于)：甲烷、一氧化二氮、分子氧、氫和氮、水蒸汽和一氧化碳。根據(jù)某些實施例，參見圖4，采用了gmp分析儀，其包括下列主要部件：三個波長調(diào)諧同位素co2氣體激光器501、502、503；rf電源510；co2校準池507；空氣樣品池508；低壓低流量氣體處理硬件511；診斷和控制傳感器514；用于樣品制備的捕集和干燥部件511；多通道信號分析儀515；以及控制計算機和軟件515。在示例實施例中，三個波長調(diào)諧同位素激光器由13c501、12c502和14c503激光器組成。然而，可將任何其它波長調(diào)諧同位素激光器用于co2的任何同位素異位體或任何其它相關的溫室氣體(如，n2o和ch4)。可根據(jù)美國食品與藥物管理局(fda)的器械和輻射健康中心(cdrh)的要求將該儀器組裝成1級激光系統(tǒng)，以涵蓋14co2激光器用14co2氣體的使用，即使在激光腔中含有的輻射量小于本底14c輻射量的情況下。該儀器將包括參考方法(例如，一個或多個參考氣體池)，以校準多個單元之間的檢測率，并使其相關，而這與其物理位置無關。在某些實施例中，需將外部和星基參考池以及向中央單元報告同位素數(shù)據(jù)和診斷信息的通信能力并入集成產(chǎn)品中。在某些實施例中，gmp分析儀根據(jù)離子化等離子體體積內(nèi)的特定波長激光能量的相互作用來測量大氣環(huán)境中co2的同位素組成。參見圖13，這通過光電效應(oge)引起等離子體介質(zhì)的阻抗發(fā)生變化在利用光電效應的一個實施例中實現(xiàn)。檢測為電壓變化的阻抗變化可與關于激發(fā)光束的特定波長的特定同位素濃度相關。就gmp分析儀而言，12co2、13co2和14co2氣體激光器在波長被調(diào)諧到適當?shù)牟ㄩL時，可準確地檢測12co2、13co2和14co2同位素濃度及其比率。再參見圖13，根據(jù)某些實施例，gmp單元的基礎配置由以下組成：同位素激光器(如，12c800、13c801和14c802激光器)；反射鏡(m1至m7)；調(diào)制14c激光器810的斬波器；三個激發(fā)用rf振蕩器、檢測用電路板以及激光單元800、801和802中包含的差分放大器板803、804、805；光電流(oge)標準參考池806、807、809；具有可使12c、13c和14c激光束與樣品氣體相互作用的4個znse窗口的oge流動氣體樣品池808；由質(zhì)量流量控制器811組成的樣品氣體干燥和處理硬件；nafion過濾器820；干燥氮氣罐或氮氣發(fā)生器832；壓力傳感器813、814；樣品在分析后以流動方式或批處理方式排出的干式泵823；殘余氣體分析儀812；用于流動池831、824的標準氣體；四口機械開關閥819；單流量閥816、817、818；氧洗滌器821；顆粒過濾器822；自動切換氣體歧管閥825；樣品進口826；所有三個激光器中采用的定束流中心用壓電電路所通向的主壓電電路控制器827、數(shù)據(jù)采集板(daq)828、計算機模塊(cpu)829、遙測系統(tǒng)和天線830以及電源833。圖13中所指的三池系統(tǒng)提供了將相互適當未對準的三個激光束，以防止從二級激光輸出光學元件傳播的背反射回到主激光腔中。這防止激光輸出的不穩(wěn)定性。雖然將本文所公開的個系統(tǒng)的系統(tǒng)的多個實施例用于同時測量稀有形式的碳，但該裝置也可作為容納相關傳感器的平臺。小型和輕型傳感器(如，一氧化碳、氡、甲烷及其它微量氣體用傳感器)可進一步精煉用于區(qū)域碳預算的源和匯組分。一氧化碳是汽車排氣的關鍵組分(例如，levin等，2008)。甲烷可反映自然源和人為源(例如，levin等，2008)。氡通常連同14c分析來使用(例如，levin等，2008)。可設置在該單元上的其它裝置包括(但不限于)用于位置信息的全球定位系統(tǒng)gps、溫度、相對濕度和雨量傳感器。激光器和光學元件在某些實施例中，激光輸出能量具有穩(wěn)定的波長(線)，根據(jù)量子躍遷能量該波長與有關同位素一致。特定輸出波長為10.51-10.70μm(12co2)、11.06-11.26μm(13co2)和11.8μm(14co2)(freed1980)。實現(xiàn)了gmp單元中激光器的波長控制，例如針對每個激光器(圖13，827)，采用pzt元件(壓電陶瓷材料)的閉環(huán)反饋控制，從而改變激光腔長度。在一個實施例中，pzt元件通過thorlab的mdt691單通道壓電傳動器來控制。在某些實施例中，將各個激光器的激光輸出以分立頻率進行斬波，以通過傅里葉變換法來區(qū)分oge引發(fā)的輸出信號變化。在一個配置中，14c和13c激光器的標稱斬波頻率為17hz和25hz。鍍硅或銅反射鏡將激光束引入oge池中。將znse用于oge池窗口806、807、808和809。檢測池和樣品制備在某些實施例中，如圖13所示，4個oge檢測池用于同位素檢測系統(tǒng)中。密封池包含標準參考同位素12co2組成806、13co2標準參考池807、14c標準參考池809和樣品流動池808。這些池采用大約3.5-4.0托的壓力。樣品氣體池采用大約0.4sccm的流量。oge池的穩(wěn)定性能涉及氣體的濕度控制。對于標準參考池，這通過控制該池內(nèi)的密封氣體來實現(xiàn)。相比之下，樣品氣體處理系統(tǒng)包括氣體干燥能力820(圖13)。在利用充氣同位素激光器和光電流檢測法的一個實施例中，樣品氣體的水蒸汽含量公差小于該樣品中1.5％的相對濕度。參見圖13，oge池中形成了氣體體積中的等離子場，該等離子場被視為樣品808和參考池(806、807、809)中的輝光放電，同時rf功率由激光器803、804和805中的rf驅(qū)動板以及數(shù)據(jù)采集板提供。電子器件和控制裝置可將激光器操作領域的技術人員已熟知的成品部件用于氣體壓力用gmp單元813、814(圖13)、流量測量與控制裝置811(圖13)、用于所有三個激光器(圖13)的pzt元件控制裝置827、電源、數(shù)據(jù)采集板803、804、805(圖13)、溫度控制裝置以及軟件和計算機829(圖13)。這些部件的特征僅基于滿足gmp單元的特定應用要求。一個實施例中具有13c、12c和14c激光器的集成式激光系統(tǒng)因此將具有通過檢測池傳播并以分立頻率進行斬波的三個同位素激光束。在一個實施例中，此集成系統(tǒng)也核算大氣環(huán)境中14co2同位素濃度對12co2和13co2濃度的相對值。大氣由大約0.03％的co2組成。13co2大約占該0.03％中組成的1％。相比之下，14co2大約占該0.03％中的1012分之一。目前，大氣環(huán)境中1.18×10-12的14co2濃度被稱為1個現(xiàn)代水平濃度，并是14c水平的科學比較基礎。在這種小量14co2的檢測中，14co2需要的oge信號增益比12co2和13co2高得多。因此，必須提供兩個范圍的檢測、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)匯總。然而，對于激光系統(tǒng)領域的技術人員而言，這個問題可通過適當?shù)卣{(diào)節(jié)給定樣品的激光功率、激光腔長度和數(shù)據(jù)采集時間段來克服，并可通過進行一系列控制有關感興趣的因素的實驗來確定。同位素濃度的相對差的一個解決方案已在以引用的方式并入本文的美國專利申請公開us2008/0129994中說明，其中顯示了多道次將14co2激光束穿過位于14co2激光腔的駐波內(nèi)的oge池的配置。該設計說明已在公布的報告(murnick等，2008)中證明檢測極限達到10-1514c/12c，這與加速器質(zhì)譜儀(ams)的檢測極限類似。已提到的同位素異數(shù)體的濃度差異具有幾種影響。首先，該系統(tǒng)的光學設計適合用于12co2、13co2和14co2檢測的樣品oge單道次光束激發(fā)和用于14co2檢測的駐波波束傳播。如圖13所示的一個實施例將具有一個樣品oge池來檢測所有三個碳種類12c、13c和14c。這通過m4分離12c束來完成，從而使12c參考信號穿過13c和14c池，使得數(shù)據(jù)可相對于12c而標準化，并在先前界定的同位素比率公式中報告。達到較小的檢測極限需要對適用于提供較高信號保真度的檢測信噪比(包括設計特征)進行管理。該多同位素實施例的一個附加特征為維持穩(wěn)定的檢測信號。特別地，已證明oge池、激光器和檢測電子器件內(nèi)的溫度波動本身顯示為與同位素變化類似的oge信號。激光輸出的波長漂移本身以類似的方式顯示。因此，向gmp提供了準確的激光器、oge池和電子器件溫度控制，雖然這正如上述各種文件中所引用的采用再循環(huán)冷卻器在實驗室中完成，但一個實施例將以高級固態(tài)熱管理為特征(如元件834、835、836中所示)(圖13)。概括地說，根據(jù)某些實施例的多同位素分析儀包括如圖13所示的12c、13c和14c實施例。在此實施例中，可共用組合系統(tǒng)的某些部件，參見圖13，這些部件包括計算機和軟件系統(tǒng)829、數(shù)據(jù)采集板828、包括泵的氣體處理部件831、壓力傳感器813、814、流量控制器811、樣品干燥器820和干燥罐氮氣或氮發(fā)生器832。碳12、13、14分析儀的示例性操作如前所述，基于光學檢測系統(tǒng)的同位素分析儀在針對13c的精確度和精度上具有內(nèi)在的局限性，并不具有分析14c的能力。gmp分析儀的一個實施例包括使用針對12c、13c和14c的光電流分析儀。然而，本文所公開的各系統(tǒng)的系統(tǒng)方法可與針對12c、13c和14c同位素的任何類型的適當分析儀儀器一起使用。上述非光學方法(光電流法)提供了測量接近0％的現(xiàn)代放射性碳的靈敏度。該技術通過使用光電效應("oge")實現(xiàn)了對同位素化學種類的專一性(specificity)。oge可以高本底信噪比來測量，并且與激光功率成比率并經(jīng)由排放量(dischargevolume)集成(murnick和peer1994，其教導以引用的方式并入本文)且產(chǎn)生與傳統(tǒng)質(zhì)譜儀的精度類似的精度。對于指定的時間段，相對于密封標準氣體室，將排放轉(zhuǎn)換成電信號，并根據(jù)所需精度處理。較長的測量間隔原則上將超出傳統(tǒng)同位素比質(zhì)譜儀的典型精度(即，<0.01‰)?？蓮南铝械仁?murnick和peer1994)來理解oge的優(yōu)點：s＝nli(v)aσ(v)c(1)其中，具有平均強度(wcm-2)i和頻率v的激光器的系統(tǒng)的電響應s在弱放電時易于發(fā)生，n為互作用種類的密度，l為互作用區(qū)的長度，σ界定了激光器種類的互作用截面，并且c為光電流比率常數(shù)。注意，根據(jù)(1)，該信號在密度[n]和激光功率[i]上均呈線性。提高激光功率會使增益增加，從而增強信號稀釋或相對于大多數(shù)種類提供濃度極低的同位素。通過變化氣體混合物、氣體壓力和放電功率來提高信號可能發(fā)生，并影響參數(shù)c。不同于取決于光學元件的吸收和熒光測量，oge減少收集和分散光學器件以及光傳感器的使用。使用密封工作參考氣體的同時測量消除了較小的排放偏差。如前所述(導致長使用壽命)允許降低儀器漂移、通常編制的標準之間的偏移(和傳統(tǒng)質(zhì)譜儀一樣)和實驗室之間的差值，這對當前的燒瓶取樣方案至關重要。遠程操作單元可處理樣品，(例如)持續(xù)長達一天且以一小時間隔，以實現(xiàn)針對大氣co2同位素比的高測量精度(即，<0.05‰)或(例如)持續(xù)短至1秒(針對13c和18o，分別產(chǎn)生至少約0.01和0.1‰的精度)，以用于植物生理或生物學監(jiān)測用快速分析方案中?？梢园脒B續(xù)批處理方式或連續(xù)流動方式來分析樣品；如前述實施例中所述，每個配置可采用不同的硬件。具體地講，在一個實施例中，就co2而言，采用了三個同位素激光器，一者用于確定12c含量，一者用于確定13c/12c比率，并且另一者用于確定14c/12c比率(freed,c.1990，其教導以引用的方式并入)。特定操作的實例該實例的儀器的一個實施例的操作如下所示。參照圖6，在數(shù)據(jù)采集和控制單元8的控制下，從電源裝置14向泵30供電。因為irga4、樣品調(diào)節(jié)單元18、同位素比率分析儀24和泵30均與耦合管5、7、9連接以便提供連續(xù)氣體流路徑，所以將進氣管2處的氣體經(jīng)所有管道耦合部件抽吸并從排放管33中排出。氣體穿過irga4后，便穿過樣品調(diào)節(jié)單元18，然后進入同位素比率分析儀24。因為該氣體已抽吸通過構(gòu)成該實施例中樣品調(diào)節(jié)單元18的氧洗滌器36(如圖7所示)，則除去了氧氣。繼續(xù)抽吸無氧氣體通過耦合管7，并使其進入同位素比率分析儀24。在抽吸充足的氣體通過同位素比率分析儀24以清除上一次測量中的任何殘余氣體之后，數(shù)據(jù)采集和控制單元8便停止泵30。既然irga4和同位素比率分析儀24已從進氣管2收到適當?shù)确值某槲鼩怏w，數(shù)據(jù)采集和控制單元8便通過irga4開始co2濃度測量，并通過同位素比率分析儀24開始co2同位素測量。irga4和同位素比率分析儀產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集單元8來獲得并儲存或傳輸?？闪⒓椿蛟诩虞d到數(shù)據(jù)采集單元8中的程序指示的延遲期后重復整個事件過程。具有樣品調(diào)節(jié)單元18(包括圖8所示的設備)的實施例的操作如下所示。最初，將電磁閥60和流量控制閥54關閉，以使其無氣體流過。在數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)的控制下，打開電磁閥60，并從電源裝置14(見圖6)向泵30(見圖6)供電。將進氣管2(見圖6)處存在的氣體吸入，并使其經(jīng)過irga4(見圖6)、耦合管5(見圖6)、進氣管40、氣體室42和電磁閥60。繼續(xù)通過耦合管62、耦合管29(見圖6)、泵30(見圖6)來抽吸氣體，并最終從排放管33(見圖6)中排出。氣體選擇性膜46對氣體流具有相當大的阻力，因此在該操作階段不允許大量樣品氣體通過。當經(jīng)irga4(見圖6)和氣體室42抽吸了足夠的氣體以清除先前測量中剩余的任何氣體時，數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)便關閉電磁閥60。由于irga4(見圖6)已收到適當?shù)确值臉悠窔怏w，所以采集和控制單元8(見圖6)便開始co2濃度測量。泵30(見圖6)繼續(xù)運行，并在同位素比率分析儀24(見圖6)、耦合管7、9、29(見圖6)、出氣管56和耦合三通管48中形成真空條件。當泵30(見圖6)已運行足夠長的時間以在附件中達到所需真空時，采集和控制單元8(見圖6)便停泵30(見圖6)。氣體室42中含有的樣品氣體的co2此時由于其整個壓差而滲透氣體選擇性膜46。使氣體室42中含有的樣品氣體中的co2滲透氣體選擇性膜，直到足夠的co2已聚集在真空部件中，以在其與適當量的載氣(例如，純氮氣體)混合時進行精確的同位素比測量。在數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)的控制下，開大流量控制閥54，足以使加入的純氮氣體從載氣源50流過耦合管52。氮氣穿過耦合三通管48、出氣管56、耦合管7(見圖6)，并進入同位素比率分析儀24(見圖6)。氮氣流將先前滲透氣體選擇性膜46(圖8)的co2中的大部分氣體帶入同位素比率分析儀24(見圖6)中。當適當加入量的氣體存在于同位素比率分析儀24(見圖6)中時，數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)便關閉流量控制閥54。此時，數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)開始子同位素比率分析儀24(見圖6)中對co2進行同位素測量。irga4(見圖6)和同位素比率分析儀24(見圖6)產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集單元8(見圖6)來獲得并儲存或傳輸?？闪⒓椿蛟诩虞d于數(shù)據(jù)采集單元8(見圖6)上的程序指示的延遲期后重復整個事件過程。具有樣品調(diào)節(jié)裝置18(包括圖9所示的設備)的另一個實施例的操作如下所示。最初，將電磁閥66和流量控制閥72關閉，以使其無氣體流過。在數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)的控制下，打開電磁閥66，并從電源裝置14(見圖6)向泵30(見圖6)供電。數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)也將低溫阱82設置成非捕集狀態(tài)，以便氣體可自由地流向低溫阱。隨后，將進氣管2(見圖6)處存在的氣體吸入，并使其經(jīng)過irga4(見圖6)、耦合管5、進氣管64和電磁閥66。然后，將氣體抽吸通過耦合三通管68、低溫阱82和出氣管84。然后，氣體流繼續(xù)流過耦合管7(見圖6)、同位素比率分析儀24(見圖6)、耦合管9(見圖6)、泵30(見圖6)，并經(jīng)排放管33(見圖6)流出。當抽吸了足夠的氣體通過低溫阱82以清除上一次測量中剩余的任何氣體時，數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)將低溫阱82設置成捕集模型。氣體繼續(xù)從進氣管2(見圖6)徑直流過管道耦合部件，而可凝氣組分被低溫捕集在低溫阱82中。當氣體已流動足夠長的時間而可使適當量的co2聚集在低溫阱82中時，數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)便關閉電磁閥66，并使泵30(見圖6)在耦合三通管68、低溫阱82、出口管84、耦合管7和9(見圖6)以及同位素比率分析儀24(見圖6)中形成真空條件。數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)此時開始對irga4(見圖6)內(nèi)含有的等分氣體進行濃度測量。當泵30(見圖6)已持續(xù)運行足夠長的時間以在附件中達到其極限真空時，采集和控制單元8(見圖6)便停止泵30(見圖6)，并將低溫阱82設置回其非捕集狀態(tài)，以便釋放捕集的氣體。由于氣體從低溫阱82中釋放出來，其擴散至先前處于真空下的整個部件中。當停止足夠的時間以使捕集的樣品完全蒸發(fā)時，數(shù)據(jù)采集和控制單元8打開流量控制閥72，以使來自載氣源74的載氣(優(yōu)選地為純氮)流過該流量控制閥。氮氣流從流量控制閥72流過耦合三通管68、低溫阱82，并經(jīng)出口管84流出。氮氣流過耦合管7(見圖6)，并進入含有先前捕集的樣品氣體中的大部分氣體的同位素比率分析儀24(見圖6)。當所需加入量的氣體存在于同位素比率分析儀24(見圖6)中時，數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)便關閉流量控制閥72。然后，數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)開始對同位素比率分析儀24(見圖6)中的co2進行同位素測量。此外，irga4和同位素比率分析儀24產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集單元8來獲得并儲存或傳輸?？闪⒓椿蛟诩虞d于數(shù)據(jù)采集單元8上的程序指示的延遲期后重復整個事件過程。低溫捕集設備82(如圖10所示)(連同圖9的樣品調(diào)節(jié)裝置18)的實施例的操作如下所示。采用填充至大約75％容量的液氮杜瓦瓶112，數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)可控制u形管108的溫度條件，以便低溫捕集在液氮溫度下可冷凝的氣體樣品或?qū)ο惹安都臉悠愤M行解凍。在數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)的控制下，當需捕集樣品時，打開電磁閥102，并且無電流流過電阻加熱絲106。該動作使任何氮氣或空氣捕集在氣瓶110的上部，以從排放管100、電磁閥102逸出，并從排氣管104中排出。從氣瓶110上部逸出的氣體反過來又使氣瓶110中的液氮液位上升至與杜瓦瓶112中的液氮液位相同的位置，從而將u形管108的下部浸沒在液氮中。只要這些條件存在，u形管108則將保持在液氮溫度下，并且如果流經(jīng)u形管108內(nèi)部的任何氣體在液氮溫度下可冷凝，則這些氣體將液化或凍結(jié)。當需解凍樣品或需要非捕集狀態(tài)時，數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)將關閉電磁閥102，并向電阻加熱絲106供電。通過電阻加熱絲的電流產(chǎn)生熱量，并開始蒸發(fā)附近的液氮。由此產(chǎn)生的氮氣不能從氣瓶110的上部逸出，因為電磁閥102已關閉，并且結(jié)果是氣瓶110內(nèi)的液氮液位被壓至低于杜瓦瓶112中的液氮液位。氮氣繼續(xù)將氣瓶110內(nèi)的液氮液位壓低，直到該液位接近氣瓶110的底緣。只要電磁閥102保持關閉，并且電流流過電阻加熱絲106，則氣瓶110內(nèi)的液氮液位將保持在u形管108以下。電阻加熱絲產(chǎn)生的熱量繼續(xù)加熱u形管108，從而提供了足夠的能量來析出先前捕集在u形管108的內(nèi)部的任何氣體?？蓪?shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)施加至電阻加熱絲106的電能進行調(diào)制，以便不將u形管108的溫度升高至如此之高，而會不必要地放出過熱并汽化液氮。如圖11所示并用于批處理方式的實施例的可變波紋管設備83(連同圖6的樣品調(diào)節(jié)裝置18)的實施例的操作如下所示。采用開至最大程度的可變波紋管83，數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)可控制可變波紋管的體積，以便減小其中co2的濃度過大(例如在分析純co2的情況下)而不會落入分析儀已校準的濃度范圍之內(nèi)的樣品氣體的樣品大小。對于針對同位素分析的氣體處理領域的技術人員而言，該過程得到了充分的理解(werner和brand2001)。然而，在這種情況下，可能需要專用于空氣中co2濃度范圍內(nèi)(例如，從10-10％co2至100％co2)的14co2和13co2的多條校準曲線。使用波紋管將樣品大小減少在分析儀(例如，13c、14c)的最有利精確度和精度范圍之內(nèi)是一種用于此目的的方便方法。最初，將電磁閥66和流量控制閥72關閉，以使其無氣體流過。在數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)的控制下，打開電磁閥66，并從電源裝置14(見圖6)向泵30(見圖6)供電。數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)也將波紋管83設置成非捕集狀態(tài)，以便氣體可自由地流向低溫阱。隨后，將進氣管2(見圖6)處存在的氣體吸入，并使其經(jīng)過irga4(見圖6)、耦合管5、進氣管64和電磁閥66。然后，抽吸氣體通過耦合三通管68、波紋管83和出氣管84。然后，氣體流繼續(xù)流過耦合管7(見圖6)、同位素比率分析儀24(見圖6)、耦合管9(見圖6)、泵30(見圖6)，并經(jīng)排放管33(見圖6)流出。當經(jīng)波紋管83抽吸了足夠的氣體以清除上一次測量中剩余的任何氣體時，數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)將波紋管83設置成氣體捕獲模型，在這種情況下，將開關閥設置到關閉位置，從而兩個端口均使氣體擴散至波紋管和相關的管接頭中，而無需將其抽走。足以使氣體在波紋管的體積中平衡的一段時間之后，設置控制單元8(圖6)，以在一定程度上關閉波紋管，以便減少波紋管的總體積。同時，將管道腔體68、86和84打開至真空狀態(tài)，以沖掉任何剩余氣體。泵吸適當?shù)臅r長后，關閉閥66和72并充分排空。此時，控制單元8(圖6)打開端口，以使波紋管中的氣體擴散至管道體積中。然后，控制單元關閉波紋管閥門，并且如前所述將系統(tǒng)抽空，以減小樣品大小。然后，控制單元8(圖6)繼續(xù)重復該程序，直到樣品氣體的壓力符合采用相關校準曲線進行的分析和比較所需的最佳壓力。然后，數(shù)據(jù)采集和控制單元8(見圖6)開始對同位素比率分析儀24(見圖6)中的co2進行同位素測量。此外，irga4和同位素比率分析儀24產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集單元8來獲得并儲存或傳輸?？闪⒓椿蛟诩虞d于數(shù)據(jù)采集單元8上的程序指示的延遲期后重復整個事件過程。鑒于14co2和13co2之間存在巨大的濃度差異，三池系統(tǒng)中操縱用于分析的樣品氣體壓力是一個關鍵的性能因素。在另外的實施例中，樣品氣體混合物可由液體或固體樣品提供。通過加熱或燃燒將固體和液體樣品變成氣體。樣品氣體混合物可通過多種市售裝置中的任何一種提供，這些裝置能夠由非氣體樣品產(chǎn)生氣體，以便促進氣體濃度或氣體同位素比率測量。例如，可將dumas燃燒裝置(如，由carloerba制造的一種裝置)連接至進氣口，并且以此前描述的方式類似的方式來分析由燃燒固體樣品材料而產(chǎn)生的氣體混合物。在另外的實施例中，將該裝置獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)由遙測傳輸至用于分析和數(shù)據(jù)匯總的一個或多個中央單元。從而可采用數(shù)據(jù)來構(gòu)建國家、區(qū)域和全州范圍的預算或視情況所需來構(gòu)建。圖24-29示出了作為裝置位置實例的國際(歐盟)、國家(美國)和全州范圍內(nèi)的網(wǎng)格，這些網(wǎng)格具有實時、同時測量、監(jiān)測、報告及核查大氣co2中13c和14c的能力，所有這些能力均根據(jù)所有裝置共用的單一標準來界定。圖16、17和18示出了實施例，其中現(xiàn)場裝置將數(shù)據(jù)傳輸至衛(wèi)星或其它裝置，然后分析并匯總數(shù)據(jù)，以符合自愿性和/或規(guī)定性政策以及用于如圖19所述的碳交易平臺。各系統(tǒng)的系統(tǒng)的應用在某些實施例中，一種用于同位素界定的碳排放的新型報告系統(tǒng)可在溫室氣體交易和基于碳的金融工具的環(huán)境中使用?？蛇B同流量和體積測量值來使用co2中的13c和14c測量值，以取得所排放co2(以升(摩爾)計)(以及以其熟知的c排放單位換算計)的總排放值。二碳的交易范例：系統(tǒng)的系統(tǒng)的應用在某些實施例中，一種用于同位素界定的碳排放的新型報告系統(tǒng)可在溫室氣體交易和基于碳的金融工具的環(huán)境下使用?？蛇B同流量和體積測量值來使用co2中的13c和14c測量值，以取得所排放co2(以升(摩爾)計)(以及以其熟知的c排放單位換算，諸如公噸co2和碳當量單位計)的總排放值。例如，就其中可計算一個或多個源的總體積(摩爾)的同位素值測量而言，則可知道生物源和化石燃料co2的各自百分比。在至少一些實施例中，在采用本文所公開的各系統(tǒng)的系統(tǒng)進行的排放貨幣化中，也以明確地指出關注組分的方式報告了排放數(shù)據(jù)。例如，如果80％的排放物來源于化石燃料，而20％來源于生物源，則正如其各自的同位素組分的來源，可定義這種數(shù)據(jù)如下所示：14c單位：8013c單位：20因此，由于同位素數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成體積和摩爾數(shù)據(jù)，則可采用相同的定義來報告以公噸計的各個組分。例如，繼上述實例之后，如果以公噸計的計算分別產(chǎn)生800公噸的化石燃料碳和200公噸的生物源碳(數(shù)字僅作說明用途)，則碳排放單位可如下報告：14cmt:+80013cmt:+200在上述定義中，可看到使碳排放交易用明確數(shù)據(jù)可用于所考慮的碳源的值。目前，通常要估算排放量，因此變化的化石和生物源co2組分目前尚未包括在交易機制中。上述方法將可用于(例如)指定森林活動中所封存的碳。舉例而言，可將所封存的碳進行如下量化：14cmt:-20013cmt:-600在上述實例中，這些數(shù)據(jù)清楚地表明所考慮的森林已消耗了大約200公噸的化石燃料co2和大約600噸的生物源co2。以這種方式來表示所有碳單位的碳排放和封存數(shù)據(jù)可為碳單位增加極大的價值，并提供新的定價尺度。在如上所述的情況中，可在任何時間段和任何空間尺度內(nèi)(根據(jù)所考慮的整個空間內(nèi)的多同位素單元的布局)得到建議的標志，從而提供與迄今為止的所有碳交易平臺中使用的“公噸碳”和公噸“碳當量”單位直接兼容的值。因此，根據(jù)某些實施例的各系統(tǒng)的系統(tǒng)提供了根據(jù)實際測量使碳排放和封存數(shù)據(jù)貨幣化的新方式。此處采用的多同位素方法提供了一種記錄碳排放數(shù)據(jù)(作為匯或源)的新穎方式，從而提供碳定價、碳交易和溫室氣體政策考慮因素的新尺度。概括地說，針對13c和14c的基于激光器的各系統(tǒng)的系統(tǒng)提供了優(yōu)于傳統(tǒng)irms和ams方法的多種有益效果。最重要的是，樣品可在原位分析，并參考儀器標準—無需將氣體樣品輸送至中央實驗室。其次，樣品以空氣中游離的co2進行測量，并無需低溫收集步驟，從而以非破壞性方式來分析樣品，并可進行重復分析和/或分析較長的時間段，以提高數(shù)據(jù)收集和統(tǒng)計確定性。再次，可將13c和14c數(shù)據(jù)與單個儀器中的各種標準或該儀器的各種外部標準進行比較，并也可與世界各地的任何位置處的儀器集合進行瞬時比較，從而確保位于任何位置處的所有樣品的可比性。如本文所公開，大量密封參考池的制造可根據(jù)co2充氣激光器(如，accesslasers,inc.,ca或ltg-lasertech,concord,on生產(chǎn)的那些充氣激光器)制造領域的技術人員所熟悉的方法來進行。因此，參見圖12，與典型同位素比質(zhì)譜儀和加速器質(zhì)譜儀的參考系統(tǒng)相比，使用含有或可使其含有相同的標準氣體并應用于大量儀器中的密封池會極大地提高參考氣體統(tǒng)計。參考數(shù)據(jù)和未知數(shù)據(jù)的近同時采集也提供了分析儀信號的短期和長期穩(wěn)定性。再參見圖12，基于激光器的光譜法也通過與含有位于產(chǎn)生實際數(shù)據(jù)的多同位素分析儀外部的多種標準氣體的密封池進行比較可對儀器標準密封池性能進行任選的層級式核查。僅包含主要密封池參考的外部儀器或模塊可為單池、雙池或三池配置，并將基本上如其多同位素分析儀對應物(也包含用于未知物分析的流通樣品池)一樣運行。因為外部參考池單元不包含樣品池，但以其它方式配備有數(shù)據(jù)收集和遙測結(jié)構(gòu)件，則可將外部參考單元用于通過遙測通信與任何其它多同位素分析儀比較參考信號與基線信號。另外，可將針對13c和14c的一系列標準池以及適當?shù)募す馄饔米髋c世界各地的儀器集合進行通信的有效載荷用衛(wèi)星。鎖定于標準參考框架中的星基和陸基系統(tǒng)的此布置提供了構(gòu)造瞬時碳信用的實時交易的能力，這是因為以實時的分析和報告模式來收集數(shù)據(jù)。另外，也可將針對13c和14c標準和數(shù)據(jù)收集的這種衛(wèi)星配置用于通過本文提出的陸基測量來對用于碳排放及其它溫室氣體的溫室氣體觀測衛(wèi)星(例如，軌道碳觀測衛(wèi)星)收集的數(shù)據(jù)進行交叉比較。因此，降低了向跨時間和空間提供穩(wěn)定和均勻(homogeneous)標準的同位素分餾并進行了參照全球網(wǎng)絡相關的外部標準的原位分析的儀器法將非常適合所有碳交易平臺的可靠和透明基線數(shù)據(jù)，并提供了將碳排放的空基觀測值進行整合和比較的潛力。下列實施例為示例性而非限制性。實施例1：森林交易參見圖23，提供了各系統(tǒng)的系統(tǒng)的示例性應用。雖然對森林內(nèi)許多位置的co2濃度進行了測量和監(jiān)測，但未報告用于確定和量化co2源項以支持碳交易的同位素組成。將特定案例用于本文中以進行舉例說明。目前，采用多種諸如芝加哥氣候交易所(ccx,www.ccx.com)此前所描述的森林算法來估算森林碳通量。然而，研究項目在有限的基礎上量化碳交易。通過背景對項目之一進行簡短描述。此實施例中測量和監(jiān)測其中碳通量的森林描述于barford，等，2001中，并且提供了將各系統(tǒng)的系統(tǒng)應用于森林碳通量的實際數(shù)據(jù)(但缺乏同位素數(shù)據(jù))以識別和量化co2源的機會。位于ma西部的站點配備有從地面延伸出30米的高塔且配備有適當?shù)膬x表。使用本領域的技術人員所熟知的渦動相關技術來測量8種水平下的co2通量、動量和顯熱和潛熱。選擇同位素數(shù)據(jù)采集來匹配大氣環(huán)境的高頻輸送通量的采集速率。渦動相關技術的使用在以下方面對同位素儀表造成了相當大的技術困難，包括(例如，salesk等，2006)：1)快速響應時間(13co2分析時間<1秒)；2)傳感器穩(wěn)定性，其允許連續(xù)測量而避免基線漂移從而能夠捕獲低頻風輸送通量；3)高精度，其可解決同位素信號中渦流通量的微小變化。將碳同位素渦流通量的對應單位指定為ppm米s-1/‰。這種等通量測量所面臨的挑戰(zhàn)為大約<0.1‰、10秒整合時間的標準偏差以及穩(wěn)定的基線數(shù)據(jù)。上述渦動相關方法必須每天24小時進行并持續(xù)一年，以獲得給定森林區(qū)域中的碳的凈通量。因此，將冬季經(jīng)由呼吸作用釋放的co2與夏季通過光合作用消耗的co2進行比較：凈差值將確定森林是匯(即，負數(shù))還是源(即，正數(shù))。因此，可采用一套高要求的儀器功能和軟件協(xié)議來獲得用于進行碳交易的準確和可靠的森林通量數(shù)據(jù)。根據(jù)barford等(2001)歷經(jīng)8年得出的數(shù)據(jù)，每公頃森林封存大約2兆克或公噸碳，然而，未針對由植物吸收并作為常規(guī)濃度測量一部分的化石燃料co2的存在量進行修正，因此表現(xiàn)出未知誤差。如果將其用于以公噸計對碳進行定價和交易，則存在不可避免的和未知的不確定性。barford等(2001)的數(shù)據(jù)通過高度為大約30米(高度足以位于林冠上方)小足跡塔來采集。需要一系列的塔高，塔越高則足跡越大。用于此研究的測量途徑和方法表明barford等(2001)數(shù)據(jù)中的足跡表示大約100-200公頃。我們以較低的100公頃為例，其意味著100公頃通過地界線或其它方式來界定。根據(jù)該數(shù)據(jù)，歷經(jīng)8年的時間累積大約16兆克，從而導致每公頃的封存碳為16公噸。如果在八年結(jié)束時將碳按每頓20美元進行交易，則土地所有人將具有價值32,000美元的信用。然而，如果不確定性為10％，則定價可能高于或低于3,200的定價。因此，如果不使用14c和13c分析儀，則不可能從基于自然或植物的供給量中區(qū)分出化石燃料供給量。當考慮到碳交易潛在涉及的數(shù)千萬或數(shù)億公頃，人們就可看到在經(jīng)濟上存在著顯著的誤差。barford等(2001)的數(shù)據(jù)清楚地表明需要年凈通量數(shù)據(jù)，因為每年的值可能顯著不同。例如，barford等(2001)在1998年得到的數(shù)據(jù)顯示碳封存(mgcha-1yr-1吸收的凈碳)相比前一年(1997年)減少了2.4兆克。由barford等(2001)報告的記錄顯示1993年至1999年的整個測量期間的變化為0.2至2.4mg。因此，此數(shù)據(jù)集連同其它數(shù)據(jù)集(例如，scott等，2004)表明需要以高時間分辨率對森林碳通量進行全面測量以允許渦動相關應用，并最終提供碳儲存數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可靠度高、可與其它項目進行相互比較并且所界定的不確定性大約<0.1mgcha-1yr-1。根據(jù)scott等(2004)的數(shù)據(jù)，渦動相關方法還可用于建立與采伐森林以用于生產(chǎn)木制品(例如，紙、木構(gòu)產(chǎn)品)相關的碳通量的標準。由于許多森林可支持木制品行業(yè)，因此可用渦動相關技術來確保實現(xiàn)通過樹木再生進行碳替換。因此，一年間采伐后損失的碳和砍伐后的碳封存之間的質(zhì)量平衡可確保森林的可持續(xù)性，同時使木制品有庫存。樹木再生速率將決定替換所移除的碳需要的時間段。因此，在進行森林采伐和重新種植的區(qū)域采用各系統(tǒng)的系統(tǒng)并且布置分析儀集合提供了在多種情況下建立碳動態(tài)以及相關的森林信用定價的獨特方法。我們注意到，與galik等(2009)結(jié)合形成的森林碳補償所報告的估算方法相關的誤差率經(jīng)證實高達30％。根據(jù)glaik等(2009)的森林模型的靈敏度與森林碳組分有關，這些森林碳組分由許多碳庫構(gòu)成，包括地上和地下活性組分、森林地被物和枯死樹木。此處所述采用渦動相關的同位素方法包括主要地下和地上生物質(zhì)及其動態(tài)碳吸收和釋放。在上述實施例后的一個實施例中，我們參考圖23，其示出在100公頃網(wǎng)格線處的整個景觀區(qū)設置的20個gmp陣列。gmp對從塔上或其它允許應用渦動相關的結(jié)構(gòu)上所取的不同水平的氣體進行分析。因此，將該實施例用作參考，我們對每100公頃土地所封存的16公噸碳進行說明。然而，在這種情況下，系統(tǒng)的系統(tǒng)：1)提供了以理想地大約1至10hz但也可為最多100hz的高速率測量的化石燃料co2的14co2信號、生物源co2的13co2信號和總的12co2，以允許與渦動相關方法進行整合。2)提供了分析儀的互校準網(wǎng)絡，以確保各裝置的結(jié)果可進行比較。gmp布局應使得1至100千米尺度的分布在gmp檢測范圍內(nèi)，該gmp檢測范圍對于14c為2‰，而對于13c為0.1‰。可能需要對各種布局模式進行測試，以取得分析儀的最優(yōu)數(shù)量和配置。樣品的引入高度應達到高于樹冠至少數(shù)米，其中一些儀器設置得更高(例如，50米)。塔高度的組合可用于鑒別較寬的區(qū)域碳通量足跡。目前利用的塔范圍在大約30米至400米(少數(shù)高塔)。3)提供了用于將數(shù)據(jù)傳輸至中央單元的遙測系統(tǒng)。4)提供了數(shù)據(jù)分析和模型集成。則所采集的數(shù)據(jù)將由14c和13cδ比率和co2濃度組成。圖23示出由總的co2濃度(實線，頂圖)、δ13co2比率(中部短虛線)和δ14co2比(長虛線，底圖)組成的假設測量。注意，co2濃度根據(jù)季節(jié)(標注s表示夏季，w表示冬季)上升和下降?？偟腸o2濃度無法確定化石燃料組分。此外，如圖1和2所示，13co2比率也未區(qū)分化石燃料對碳交易的貢獻，以及由此的增加或損耗的凈碳。增加或損耗則表示為源或匯的碳組分，或在交易項中表示碳信用損失(源)或信用增加(匯)。10hz的信號頻率對于渦動相關數(shù)據(jù)而言是重要的。長于1秒時的數(shù)據(jù)率將不符合匹配風輸送通量的要求，因此不能有效用于渦動相關，使得無法達到高分辨率和對碳通量的準確記錄。因此，這種測量領域的技術人員將意識到，用渦動相關進行的同位素分析的廣泛使用限于測量次數(shù)有限的少數(shù)站點，盡管渦動相關方法與單獨的co2濃度一起使用的這種塔網(wǎng)絡為大約數(shù)百個站點，其為fluxnet項目(fluxnet2009)的一部分，因此，認為急需本文所公開的“各系統(tǒng)的系統(tǒng)”方法的應用，但其還未被實施。因此，當co2在夏季隨植物生長而減少時，13co2比率由于對較重13co2分子的根本性區(qū)別而降低。14co2的趨勢也變得不太樂觀，因為化石燃料不含14c，因此稀釋了當前的14co2本底。然而，各項的原始數(shù)據(jù)(總的co2濃度、13co2和14co2比率)可用于本領域的技術人員已知的一系列計算中，以取得化石和生物源co2的源數(shù)據(jù)。如前所述，這種簡單的同位素數(shù)據(jù)處理不足以支持碳交易，因為在代表區(qū)域缺乏足夠數(shù)量的分析儀、互校準和適當?shù)哪Ｐ图?。為了舉例說明，提供了levin于2008年所述的獲取化石燃料組分的簡單計算的實例：要由所測14co2和co2濃度估算區(qū)域化石燃料co2，可使用以下質(zhì)量平衡方程：co2測量＝co2生物+co2本底+co2化石燃料；以及co2測量(δ14c測量+1000‰)＝co2本底(δ14c本底+1000‰)+co2生物(δ14c生物+1000‰)+co2化石燃料(δ14c+1000‰)在上述方程中，co2測量為從裝置網(wǎng)絡觀察的co2濃度；co2本底表示參考清潔空氣場所的co2濃度(例如，globalview2006)；co2生物為區(qū)域生物源組分；以及co2化石燃料為測量區(qū)域的化石燃料組分。這些組分中以符號δ表示的14c/12c比率分別為測量的δ14c、δ14c生物和δ14c化石燃料。δ14c為與14c/12c比率的‰偏差，該比率根據(jù)nbs針對衰變而修正的草酸標準活性來獲得(stuiver和potlatch1977)。因此，求解co2化石燃料得出下列方程：co2化石燃料＝[co2本底(δ14c本底–δ14c生物)–co2測量–(δ14c測量–δ14c生物)]/δ14c生物+1000‰例如，如果對于陣列內(nèi)土地而言，確定的化石燃料的平均貢獻為所測總co2的1ppmv，則使用barford等2001年的數(shù)據(jù)，未核算大約10％的誤差率，這相當于儲存了1,440公噸的co2而非1,600公噸。以美元進款額計，誤差為3,200美元的差值。在較大規(guī)模(諸如由州和更大地區(qū)代表的規(guī)模)上，這種誤差將加倍。就2008年而言，根據(jù)報告機構(gòu)pointcarbon(www.point.carbon.com)，代表所有碳金融工具的碳交易的總美元進款額為大約1,290億美元，主要歸因于歐盟內(nèi)的交易。因此，10％的誤差率(如果為代表性的)相當于大約129億美元。利用多同位素分析儀產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的復雜性在圖23中示出，并且明顯需要適當?shù)臄?shù)據(jù)-模型集成來取得100公頃面積的總碳。所公開的用于進行碳交易的各系統(tǒng)的系統(tǒng)需要各種尺度(此實施例中所示從分析儀到數(shù)據(jù)分析及合成)的集成部件。因此，如圖24所示，可利用達到地面以上的現(xiàn)有塔及其它結(jié)構(gòu)將gmp裝置設置為跨國家尺度，如美國和跨州范圍(如針對緬因州所示)的情況(圖25)。圖26示出針對區(qū)域溫室氣體倡議的表示美國東北部的系統(tǒng)的系統(tǒng)布局。圖27示出針對中西部溫室氣體減排協(xié)議的系統(tǒng)的系統(tǒng)布局。圖28示出針對西部氣候倡議系統(tǒng)的系統(tǒng)布局。圖29針對溫室氣體的歐盟交流交易計劃的系統(tǒng)的系統(tǒng)布局。僅為了說明目的，將gmp裝置以5度×5度的間隔設置，或如果需要可根據(jù)分析儀的初始布局及其它因素將其以其它方式設置。可使用高度不同的塔來捕獲取決于高度的同位素通量的其它數(shù)據(jù)。實施例2：土壤碳交易參見圖30，提供了各系統(tǒng)的系統(tǒng)的另一個實施例。土壤的碳貯存量遠超過現(xiàn)存生物質(zhì)的碳貯存量，并且在某些方面比現(xiàn)存生物質(zhì)的碳貯存量更不穩(wěn)定。在co2增加并因此使表面升溫的條件下，生物圈模型所預測的較高緯度的升溫表明大量的此前封存的碳可能會被釋放。土壤中的碳釋放主要通過土壤濕度和溫度來確定(amundson等，2008年)，因此可能在取決于許多因素的整個景觀區(qū)高度不同。由于這些原因，應確定和測量大量站點的土壤通量，以檢測與全球變暖有關的土壤釋放。此外，努力對(范圍從農(nóng)業(yè)用地到牧場用地的)土壤中的碳進行封存適于碳交易補償(ccx2010)，但其基于總體過于簡單化的程序和估算。一種如本文所述的各系統(tǒng)的系統(tǒng)：1)提供了以規(guī)定的每分鐘大約1個樣品的時間間隔(以與土壤通量室和土壤探測器氣體源整合)測量的化石燃料co2的14co2信號、生物源co2的13co2信號和總的12co2。渦動相關塔也應按上述使用，以理想地1至10hz但也可為最多100hz的取樣頻率來進行森林取樣。對于已建立的森林碳gmp—渦動相關，這適用于土壤樣品室和土壤探測器。2)提供了分析儀的互校準網(wǎng)絡，以確保各裝置的結(jié)果可進行比較。土壤氣體室和探測器的布局可根據(jù)區(qū)域的統(tǒng)計分析進行，以確保數(shù)據(jù)具有代表性。渦動相關測量的次數(shù)、高度和配置可取決于多種因素，諸如地形、晝間co2的波動強度和風型態(tài)。然而，塔高的范圍在植被接近表面如草原、牧場等的地形中比較寬松，從數(shù)米至30米。3)提供了用于將數(shù)據(jù)傳輸至中央單元的遙測系統(tǒng)。4)提供了數(shù)據(jù)分析和模型集成。差不多與大氣環(huán)境中總的co2測量值未反映co2的源(匯)類似，土壤co2大氣環(huán)境也未反映與總的co2有關的源組分。然而就土壤而言，所關注的各種碳(參見圖30)源與碳的年代有關，而與生物源碳與化石碳之間的差別無關。具體地講，年代在2至8,000年前的極古老土壤碳的大規(guī)模釋放表明此前封存的碳在進行釋放，并潛在預示著大的碳源進入大氣環(huán)境中，這可能對大氣環(huán)境的輻射預算具有顯著的影響。存在許多開發(fā)良好的技術，用于對地上土壤氣體自動取樣，以獲得整合的土壤通量。這種裝置為li-corbiosciencecorp.(lincoln,nb)制造的型號為li-8100-101和li-8100-104的自動土壤co2通量系統(tǒng)。所述裝置專門設計用于多腔應用，以提供土壤co2通量率的高空間和時間分辨率。該系統(tǒng)具有多個室，其以規(guī)定的間隔自動打開和關閉以避免人為影響，即經(jīng)長時間由微小壓力變化引起的co2吸收和滲漏。這種由li-cor出售的室可在多風和/或平靜條件下遠程作業(yè)。除了土壤氣體監(jiān)測器之外，還需要布置渦動相關裝置，以記錄表面環(huán)境附近土壤氣體的聚集。因此，渦動相關的取樣率可為速度<1秒。因此，諸如并入結(jié)合gmp并位于集合中并進一步由渦動相關方法支持的li-cor裝置的各系統(tǒng)的系統(tǒng)對確定給定區(qū)域的碳的釋放或封存將極其有用。另外，也可使用對一定深度的co2土壤大氣環(huán)境進行取樣的商用裝置，諸如vaisala,inc.描述的型號為gmp343l的以流通模式作業(yè)的二氧化碳探測器。在實踐中，土下氣體取樣領域的技術人員意識到對用于分析的一定深度的氣體樣品進行捕獲的方法。因此，如圖30所示，與在樣品歧管605中組合的任何數(shù)量的地面處的土壤取樣室601和/或任何數(shù)量的地下取樣系統(tǒng)602、603和604連接的gmp單元600可對景觀區(qū)的土壤碳釋放或土壤碳封存進行單獨和整體檢測。上述土壤通量室601提供了得自整個土壤柱609的整合的土壤氣體樣品，因此代表土壤氣體的平均組成。與樣品歧管605結(jié)合的不同深度的土壤探測器602、603和604提供了每個土壤層的土壤氣體組成特征?，F(xiàn)代土壤606相比于位于土壤柱中處于較大深度的較古老土壤607和608包含較高濃度的14c。在此具體圖示中，土壤同位素碳通量可通過合并土壤通量速率直接測量，所述土壤通量速率通過給定區(qū)域在限定時間段釋放的co2化石和生物源的量來給定。因此，諸如amundson等于2008年所述的適當模型可連同同位素數(shù)據(jù)使用，以取得釋放或封存的碳的公噸數(shù)。如上所指出，使用渦動相關可對土壤氣體和表面環(huán)境附近中氣體的聚集進行整合，以全面限定給定區(qū)域在給定時間段內(nèi)的碳通量。本文所述的各系統(tǒng)的系統(tǒng)方法可用于測量和監(jiān)測與土壤保護策略(諸如免耕方法和重新栽培貧瘠土壤(例如，schlesinger2000)有關的土壤co2通量，從而提供了界定給定土壤在多種條件下進行碳封存的能力的關鍵方式。對于土壤碳測量而言，顯然需要這種各系統(tǒng)的系統(tǒng)。如前所述，芝加哥氣候交易所僅根據(jù)模型提供了估算的大片土地的封存率(ccx2010)。這種模型并未考慮諸如土壤濕度、變化的表面溫度和作為肥料的營養(yǎng)物質(zhì)的供應的因素，從而形成可導致土壤碳交易中錯誤碳度量指標的不確定因素。使用本文所公開的各系統(tǒng)的系統(tǒng)提供了降低這種不確定性的方式，并形成隨后可用于進入土壤碳市場的經(jīng)核查的碳通量。使用本文所公開的各系統(tǒng)的系統(tǒng)可提供若干種土壤碳金融產(chǎn)品，諸如與具體土地管理實踐(例如，種植特定種類的植物、耕種方法、養(yǎng)分供應等)有關的土壤碳通量。如上所述，就森林碳交易而言，該各系統(tǒng)的系統(tǒng)可用于在行業(yè)中采用多種土壤和植被管理實踐的區(qū)域中和/或根據(jù)土壤生態(tài)系統(tǒng)類型來量化碳動態(tài)。實施例3：農(nóng)業(yè)排放交易參見圖31，提供了各系統(tǒng)的系統(tǒng)的另一個實施例。根據(jù)圖31，在給定位置出界定了農(nóng)田350。在任何給定的田地或一系列田地的中央處建立渦動相關通量塔351，其：1)提供了以理想地大約1至10hz但最多100hz的高速率測量的化石燃料co2的14co2信號、生物源co2的13co2信號和總的12co2，以允許與渦動相關方法進行整合。2)提供了分析儀的互校準網(wǎng)絡，以確保各裝置的結(jié)果可進行比較。用于渦動相關的塔的構(gòu)造和高度將延伸高出農(nóng)作物表面，并且因此范圍在數(shù)米至30米，其中由信號強度、風型及其它因素確定的gmp的數(shù)量提供了對農(nóng)業(yè)碳循環(huán)的同位素特征的檢測能力。可能需要gmp的初始布局來優(yōu)化gmp分析儀的布局。3)提供了用于將數(shù)據(jù)傳輸至中央單元的遙測系統(tǒng)。4)提供了數(shù)據(jù)分析和模型集成。目前，農(nóng)業(yè)碳交易和儲存的核查是最難實施的方面之一。當考慮到植物為年生或半年生植物，然后從地面移除時，可易于理解該困難。因此，農(nóng)業(yè)碳預算的充分核算必須考慮從土地中移除的生物質(zhì)以及代之以新作物來覆蓋該土地。另外，就其性質(zhì)而言，農(nóng)業(yè)實踐涉及對土壤進行挖掘和在許多情況下進行進行翻耕土壤，以使得揮發(fā)性土壤碳組分通過氧化釋放到大氣環(huán)境中。另外，還在總體預算項目中考慮肥料的使用，因為施用肥料對種植者而言會產(chǎn)生成本，并且肥料的生產(chǎn)涉及產(chǎn)生溫室氣體。同樣在這種情況下，大面積的農(nóng)業(yè)用地可種植一種作物，每塊這種不同作物的區(qū)域提供有渦動相關各系統(tǒng)的系統(tǒng)。因此，ccx(ccx2009)所利用的核查測量(例如)缺乏精度，并且不顧種植和采伐細節(jié)中的明顯差異而盲目應用于所有土壤，從而可能不確定地造成碳交易錯誤，這些錯誤可通過使用本文所公開的各系統(tǒng)的系統(tǒng)方法減至最少。另一種方法涉及通過任何數(shù)量的土壤數(shù)據(jù)集而參數(shù)化的模型，所述數(shù)據(jù)集表示大面積的田地樣品分析。一種這種產(chǎn)品c-lock(updegraff等，2005)采用這種系統(tǒng)。碳封存率基本上分為免耕和常規(guī)耕種，并且盲目地跨大面積的土地應用。該c-lock方法基于稱為century(parton等，1993)的土壤有機碳模型，并且在未對可改變土壤碳含量的因素進行進一步檢查的情況下使用，所述因素包括氣候因素降雨、植被變化和土地管理。因此，由于森林碳通量及其與碳定價的關系，本文所述的農(nóng)業(yè)碳金融產(chǎn)品尚未知曉或提出，并且還未實施用于測量、監(jiān)測、核查和核算碳通量的系統(tǒng)的系統(tǒng)。根據(jù)本文公開的各系統(tǒng)的系的統(tǒng)實施例，布置在農(nóng)業(yè)用地的樣品格網(wǎng)內(nèi)的一組監(jiān)測站可按照先前所述進行采集。可根據(jù)待研究農(nóng)業(yè)區(qū)的大小以100米平方米至1000平方米的間隔和數(shù)倍間隔來部署市售系統(tǒng)(諸如得自campbellscientific,uk的渦動相關系統(tǒng))并將其與gmp13c和14c分析儀集成。13c、14c和co2濃度的存儲量可按先前所述來獲取。在這種情況下，間隔處的通過重量和土壤有機碳量化以匹配gmp裝置布局的所收獲的生物質(zhì)可通過標準土壤分析技術測量；所有實踐對農(nóng)業(yè)和土壤管理領域的技術人員而言是已知的。因此，連同已知的農(nóng)業(yè)管理模型實施各系統(tǒng)的系統(tǒng)可減少碳公噸數(shù)的不確定因素，所述碳公噸數(shù)對于表示多種農(nóng)業(yè)實踐的碳交易而言是必須的。我們注意到ccx(ccx2010)提供的關于農(nóng)業(yè)減排的建議和要求重點在于消除糞便沼氣池所產(chǎn)生的甲烷。對于較小的單個點源而言，通過點燃排氣口處的甲烷來核查點燃甲烷消除率。然而，我們注意到以上來自農(nóng)業(yè)區(qū)的大范圍釋放的碳通量均作估算處理，因此容易出現(xiàn)錯誤。就反芻動物管理而言，雖然很明顯還必須考慮與反芻動物管理有關的所管理的土地排放物，但我們注意到未將來自糞便的營養(yǎng)物質(zhì)向景觀區(qū)的施加納入考慮。雖然本文所述的實施例提供了針對co2的實施例，但各系統(tǒng)的系統(tǒng)適用于任何溫室氣體，諸如甲烷和一氧化二氮。實施例4：水域(例如，海洋)的碳排放交易參見圖32，描述了適于確定海洋碳交易的實施例。作為一種“海洋施肥(oceanfertilization)”的方式，由位于表面水中的氧化鐵所誘發(fā)的海洋碳封存引起了人們極大的興趣。通過改善公海中天然浮游植物的生產(chǎn)來進行海洋鐵施肥。浮游植物的年co2吸收能力為世界年co2吸收能力的大約一半。由于浮游植物在60天的生命周期內(nèi)頻繁生長、成熟和死亡，因此其部分生物質(zhì)下沉到一定深度，從而將碳鎖藏很長一段時間。此過程被稱為“生物泵”，其為地球上最古老的生態(tài)機制之一。在過去數(shù)億年的時間里，其幫助使深海中幾乎90％的所有游離碳濃縮為沉積和溶解的碳酸氫鹽。然而，作為直接從大氣環(huán)境封存碳的機制，還未對由鐵施肥所封存的碳進行測量、監(jiān)測、核查和核算。在若干方面，根據(jù)“京都議定書”以類似于處理世界森林的方式來處理海洋，其中世界海洋并未納入符合碳信用的條件中，即使海洋為co2的主源和主匯。雖然改變大部分的天然海洋碳循環(huán)的危險是真實的并且應視為地球工程努力，但經(jīng)由海洋減少碳的主要障礙還與世界海洋的碳通量數(shù)據(jù)、精密測量和監(jiān)視海洋碳通量的變化的能力的缺乏有關。gmp各系統(tǒng)的系統(tǒng)的部署方式與森林的部署方式大致類似。作為支持gmp集合的塔的替代，海洋浮標可用作表面監(jiān)測器，并且可配備取樣硬件以對位于所需深度的水進行取樣。相對于森林，海水中碳的13c和14c同位素組成為指示海洋碳動態(tài)功能的關鍵特征(例如，cias等，1995；broecker2007)。就14c而言，使用氫彈所形成的瞬態(tài)14c信號形成人造14c的脈沖，該脈沖提供了方便測量海洋中碳通量素率的信號。就13c而言，海水生物在光合作用和呼吸作用(類似于陸生植物)期間分離13c。然而，相對于森林，并未以足夠的頻率或空間覆蓋范圍測量海洋碳動態(tài)，以提供明確的碳海洋通量分布圖和趨勢。數(shù)家公司在尋求使該過程商業(yè)化(例如，www.climos.com)，但未提出對碳交易計劃中的排放物進行測量、監(jiān)測、記錄及核查的有效方式。然而，難以通過海洋化學物質(zhì)和從海水中氣提的溶解氣體評估海洋碳交換和封存的有效性。通常，從海水中氣提溶解氣體為幾乎自動化的過程，其導致燒瓶中的氣體樣品與得自整個空氣中的氣體樣品類似，隨后采用irms技術對這些樣品進行單獨分析。本文所述的各系統(tǒng)的系統(tǒng)易于適用于：1)提供了針對渦動相關以每小時或更短的間隔測量的化石燃料co2的14co2信號、生物源co2的13co2信號和總的12co2，同時使海水中的co2提取器與其gmp及其集合集成。2)提供了安裝在海洋浮標上分析儀的互校準網(wǎng)絡，以確保各裝置的結(jié)果可進行比較。表面上的布置可能取決于信號強度，并且可通過對配置進行初始測試來確定，以適合信號和所關注的區(qū)域。3)提供了用于將數(shù)據(jù)傳輸至中央單元的遙測系統(tǒng)。4)提供了數(shù)據(jù)分析和模型集成。因此，各系統(tǒng)的系統(tǒng)可在覆蓋特定海洋區(qū)域的儀器浮標集合上遠程作業(yè)，以測量海洋上部的大氣氣體。氣體選擇性膜或自動氣提裝置在與gmp集成時可對溶解的海洋氣體進行取樣。海水co2提取裝置可以從axystechnologies(sidney,britishcolumbia)商購獲得，型號為溫室氣體識別指示器。作為另外的選擇、gmp同位素分析儀可在船上作業(yè)，以對14c和13co2進行基本上連續(xù)的測量(例如，mcnichols等，2002)。參見圖31，海水經(jīng)由水下入口300被吸入氣體提取裝置301。氣體按此前所述通過洗滌器和干燥器來提取和處理，然后泵送到同位素分析儀302中。同位素數(shù)據(jù)和相關傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)由船上scada系統(tǒng)303傳輸。浮標、氣體氣提和相關方法為海洋氣體取樣領域的技術人員所熟知。因此，由于大氣緩和策略或由于變化的全球條件，使用系統(tǒng)的系統(tǒng)將允許對海洋中的碳交換進行連續(xù)標準地測量、監(jiān)測和報告，以量化海洋碳封存。海洋代表潛在的大的co2的匯或源，其為可能涉及碳交易的關鍵量化區(qū)域。實施例5：城市規(guī)模碳排放交易參見圖33，示出對紐約曼哈頓實施城市規(guī)模碳預算。在一些情況下，大城市的溫室氣體預算可核算給定的州或地區(qū)的大部分排放。因此，對城市規(guī)模活動的排放進行定量的方法可能在總體碳預算計劃中極其有用。城市中主要排放源的范圍從工業(yè)(天然氣和燃料)到發(fā)電(煤、燃料)到汽車(氣體、柴油)。城市規(guī)模的各系統(tǒng)的系統(tǒng)易于適用于城市規(guī)模的測量和監(jiān)測：1)提供了在多個位置和海拔處以每小時或更短的取樣分析時程測量的化石燃料co2的14co2信號、生物源co2的13co2信號和總的12co2。渦動相關應用的取樣率理想地為1至10hz，但可為最多100hz。2)提供了分析儀的互校準網(wǎng)絡，以確保各裝置的結(jié)果可進行比較。裝置布置可取決于合適的結(jié)構(gòu)以及與邊界、水域等的接近程度，但每平方英里不少于1個gmp以及每10平方英里的城市景觀區(qū)最多1個gmp。3)提供了用于將數(shù)據(jù)傳輸至中央單元的遙測系統(tǒng)。4)提供了數(shù)據(jù)分析和模型集成。再參見圖33，多同位素分析儀以大約10至20英里的間隔沿著曼哈頓海岸布置，其中所示其它分析儀用于來自城市內(nèi)部環(huán)境的排放。如圖2所述，多同位素分析儀可區(qū)分co2源與化石和生物源源，包括區(qū)分天然氣co2與煤和汽車燃料co2。這種測量可用于對汽車排放、工業(yè)排放和使用固體燃料的補償進行量化。例如，加利福尼亞州ab32減排計劃涉及大幅減少來自拖拉53英尺或更長的箱型拖車的高功率牽引車的排放(www.arb.ca.gov)。各系統(tǒng)的系統(tǒng)提供了對除其它排放源之外的曼哈頓市的這種排放進行的綜合測量。在2005年，來自客運和居住建筑物中使用能量的個體水平活動的碳排放占全美碳排放的大約40％(brown等，2001)。因此，本文公開了一種各系統(tǒng)的系統(tǒng)。由于在低碳能源技術方面還不存在巨大的飛躍，因此面對氣候變化所提出的挑戰(zhàn)，將需要個人、家庭和社區(qū)均成為該進程的一部分，包括建筑規(guī)范、交通基礎設施投資和支持替代交通方式。意識到這點，許多城市開展了氣候行動計劃，包括大部分自愿的溫室氣體減排建議的不同組合。然而，如salon等(2008)所提出，需要進行城市碳預算來開發(fā)用于地方政府的氣候政策儀器。量化來自各種城市源的排放的標準和方法將需要對13c和14c兩者進行測量，并且在預算分析框架內(nèi)進行整合。這種框架可由若干預算分配方法組成：1)經(jīng)由拍賣進行配額分配；2)按人均計的均勻配額分配；3)將當前人均排放用作起點，并逐漸過渡到按人均計的均勻配額分配；和4)將當前人均排放用作起點，并將所有地區(qū)的配額分配減少相同的百分比。然而，如果提議使用直接測量(但測量較少)來管理和控制排放，則基于估算的減排和措施可能存在顯著誤差并且成本較高。因此，使用各系統(tǒng)的系統(tǒng)對于建立預算及核查城市規(guī)模環(huán)境的估算排放數(shù)據(jù)而言極其有用。將各系統(tǒng)的系統(tǒng)戰(zhàn)略性地布置在整個城市規(guī)模景觀區(qū)。12c、13c、14c及其它種類(諸如一氧化碳(co))的數(shù)據(jù)將按先前所述采集和傳輸。然后將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)用于已開發(fā)的整合了實時氣象(風等)數(shù)據(jù)的模型中。在選定位置，渦動相關塔(也可商購獲得)可用于擴充數(shù)據(jù)和建立城市特定區(qū)域的通量分布圖。在一個實施例中，圖32還示出了此概念(針對紐約市)。左下圖示出沿著曼哈頓兩岸的gmp站點位置以及中部manhattan站點。出于示例目的，所示其它gmp位置面向曼哈頓東部和西部。gmp設備可位于建筑物頂部和地被層以上，以確?？諝獬浞只旌稀３鞘性礆怏w排放領域的技術人員可容易地看出，汽車碳排放的13c和14c同位素分布與基于天然氣和煤的排放的同位素分布不同并且可被檢測到。所有化石燃料來源基本上不含14c，使得值為–1000‰14co2。然而，13co2比率中存在足夠的同位素組成范圍，以將氣體燃料(汽車燃料)與圖2所示的煤和天然氣分離。另外，作為對使用生物基燃料的測量，可使用-1000至現(xiàn)代14c的混合線(見圖2)。因此，gmp和各系統(tǒng)的系統(tǒng)對于詳細的碳預算而言是重要的。當與氣象模型連接時，同位素數(shù)據(jù)可用于針對排放水平構(gòu)建詳細的城市廣袤區(qū)域，并且這種數(shù)據(jù)可用于可核查減排以進入交易市場的情況，在所述交易市場中，可相應地登記和跟蹤這種信用(減排信用)(例如，區(qū)域溫室氣體倡議，rggi，2009年)。實施例6：碳封存排放交易參見圖34，描述了電站碳排放的碳封存的示例性應用。測量、監(jiān)測、核查和核算(mva)已被確定為確保碳捕獲與儲存(ccs)項目安全和可靠的最重要方式中的一種。與注入井、不適當密封的廢井或未識別/表征不充分的斷層和斷裂相關的滲漏可形成具有不同強度的點、線或地區(qū)co2源。具有所需靈敏度和分辨率的可靠的測量和監(jiān)測系統(tǒng)由此必須可用于一系列滲漏情況。在近地表環(huán)境中檢測和表征ccs地點的潛在co2滲漏可能具有挑戰(zhàn)性，這是由于本底co2通量中存在空間和時間變化(例如，oldenburg等，2003；lewicki等，2005；2009；leuning等，2008)。另外，給定表面co2滲漏信號的面積可能比其上將進行監(jiān)測的co2總貯存面積(例如，～100km2)低若干數(shù)量級。因此，要求創(chuàng)新性先進監(jiān)測技術具有檢測、定位和量化具有潛在較小量級和面積(分別相對于本底co2變化和總調(diào)查面積)的co2滲漏信號的能力。如圖2所示，顯然13c比率不能區(qū)別生物源和化石燃料來源。co2總濃度數(shù)據(jù)也不可用于明確地識別碳捕獲與儲存地點的化石燃料co2是否滲漏。用于化石燃料的不同信號可明確地僅以14c比率存在。然而，正如可在對大型碳封存項目的滲漏的評估中理解，大多數(shù)情況下所儲存的化石燃料co2的滲漏物將與生物源co2混合，因為該滲漏物會通過地方土壤、植物和水域擴散。再參見圖34，碳封存和捕獲的主要目標在于在氣態(tài)形式的co2從電站中排出或經(jīng)由管道從中央儲存設施輸送時將其基本上埋藏。埋藏可在陸地上和海下的各種地質(zhì)層組中進行。然而，在埋藏位置的埋藏和封堵后，該方法的主要特征為忽略不計的滲漏。在大多數(shù)情況下，潛在受影響的區(qū)域為數(shù)平方英里，由此該各系統(tǒng)的系統(tǒng)方法非常適于該分布式應用，其中：1)提供了針對渦動相關測量的化石燃料co2的14co2信號、生物源co2的13co2信號和總的12co2(取樣率理想地為1至10hz，最高為100hz)、所選氣體流、表面和深度處的土壤氣體以及從地下水中提取的co2。2)提供了分析儀的互校準網(wǎng)絡，以確保各裝置的結(jié)果可進行比較。布置可能取決于注入地點的地質(zhì)足跡，并且其范圍可從每平方英里1gmp到每10至20平方英里一個單元。分析儀的位置可靠近尤其易于滲漏的區(qū)域(例如，井口、斷層)。3)提供了用于將數(shù)據(jù)傳輸至中央單元的遙測系統(tǒng)。4)提供了數(shù)據(jù)分析和模型集成。gmp分析儀將通過特定來源的取樣線從所選區(qū)域接收氣體，上述特定來源包括井口700、701、702；土壤表面通量室710和711；位于若干深度處的埋藏土壤氣體收集探測器710、711；從地下水703、704中提取的co2；地方水域；井下監(jiān)測點；以及森林區(qū)的渦流通量塔708、709。根據(jù)圖2，采用多同位素分析儀的各系統(tǒng)的系統(tǒng)可將具有14c比率(-1000‰)的純化石co2氣體與具有現(xiàn)代14c比率(大約為1至50‰)的前生物源co2進行區(qū)分，并沿著用于兩個端元的混合線進行組合。13co2的范圍為對于純草地排放物(c4草)而言的約–10‰至表示來源于生物質(zhì)的典型c3基co2的約–30‰。參見圖34，co2滲漏可沿著斷層705、706、707發(fā)生，并由此需要如上所述的多種檢測方法，以用甚至極低的速率來檢測滲漏。例如，在100,000噸的co2總封存量中，1.0％、0.1％和0.01％的滲漏率將分別導致每年1000、100和10噸的損耗。如前所述，甚至極低水平(例如，亞ppm)的14co2樣品濃度可通過采用低溫阱工藝來實現(xiàn)，并由此提供極低水平的有效滲漏率確定值。因此，可結(jié)合使用前述實例(土壤、森林、海洋、農(nóng)業(yè))中描述的方法組合，以明確地確定來源于化石燃料和隨后埋藏的co2的滲漏量。氣體取樣位置的布置可包括(但不限于)井口、井下或表面結(jié)構(gòu)中的管道結(jié)構(gòu)氣體流；陸面位置，包括土壤表面通量位置、渦動相關塔和氣體土壤剖面的深度土壤取樣位置。實施例7：煙氣碳排放交易參見圖35，描述了測量和監(jiān)測以構(gòu)建生物源co2和電站及其它工業(yè)活動的化石燃料co2的相對比率的實例。電站排放物是目前由“京都議定書”規(guī)定的并由euets及其它貿(mào)易團體付諸實施的現(xiàn)有交易計劃所確定的關鍵來源。然而，實際排放數(shù)據(jù)不是這種來源的信息的主要來源，而是，根據(jù)燃燒的燃料類型、燃燒效率以及與燃料燃燒效率、燃料消耗率等相關的其它因素來采用估算值。因此，對于規(guī)定性和自愿性方案規(guī)定的最明顯和直接可量化的co2排放的點源而言，通常不采用實際測量來核查預算和排放報告。另外，日益明顯的是，生物源材料(包括所有生物燃料類型)的燃燒構(gòu)成一種減少排放責任的關鍵方法，因為所有生物燃料的使用均被稱為“氣候中和”，并由此不遵守co2排放規(guī)定或碳交易限制。因此，區(qū)分化石和生物源二氧化碳排放的可靠的連續(xù)流動法對于在電站及其它工業(yè)活動中的利用生物源材料的那些將極其有用。目前，作為固體或液體的源材料均需根據(jù)astmd6866的標準方法用典型的閃爍計數(shù)或加速器質(zhì)譜儀(amd)進行手動14c分析(staber等，2008；reddy等，2008)。適用于該方法的基本原理得到了充分的理解，并基于來自如圖2圖示的純化石co2和純生物源co2的端元的混合。核查燃燒中生物源和化石來源的共混物的確定依賴于對(例如)具有任何化學組成的汽油共混物的可再生含量％與化石含量％進行的直接測量。在這種情況下，該確定可識別含有來源于煤或天然氣的可再生乙醇與合成乙醇的燃料共混物。因此，對煙氣進行取樣或直接燃燒液體燃料共混物并隨后分析所得co2的各系統(tǒng)的系統(tǒng)很有用。因為可再生乙醇由現(xiàn)代日照植物來合成，并且汽油本身由化石石油來合成，所以對共混物的測量將直接量化該共混物中可再生乙醇的量。例如，含有10％可再生乙醇的共混物將產(chǎn)生10％的可再生含量，但含有10％合成乙醇的共混物將產(chǎn)生0％的可再生含量，即使在兩種情況下10％乙醇均存在于汽油共混物中。該特征支持潛在使用生物乙醇的目的。這在缺乏真正可核查的乙醇來源的情況下也保護了國內(nèi)利益相關者。與各系統(tǒng)的系統(tǒng)一起采用的該方法也可用于核查生物柴油和生物柴油產(chǎn)品(如，潤滑劑)。正如固定源的燃燒一樣，在燃燒過程中產(chǎn)生co2的任何工業(yè)過程可采用各系統(tǒng)的系統(tǒng)來估算co2總排放量的碳中和比率。釋放co2的一些工業(yè)過程包括(但不限于)鋁生產(chǎn)、氨生產(chǎn)、水泥生產(chǎn)、熟料生產(chǎn)(包括石灰生產(chǎn)中排放的co2)、金屬生產(chǎn)、氫氣制備、甲醇生產(chǎn)、鐵和鐵生產(chǎn)以及純堿生產(chǎn)。其它工業(yè)過程燃燒廢物來發(fā)電，從而將co2作為一種所得的副產(chǎn)物來釋放。gmp將設施排放物內(nèi)的碳中和co2量化。廢料和廢水污泥的燃燒為已燃燒廢物的實例。燃燒廢物來發(fā)電的工業(yè)的實例為紙/紙漿和醫(yī)療廢物處理領域。作物殘渣焚燒為可使用監(jiān)測目的用gmp的其它農(nóng)業(yè)應用。例如，可用gmp來測量和監(jiān)測乙醇生產(chǎn)中產(chǎn)生的作物殘渣的焚燒，以提供新的碳信用來源。正如固定源的燃燒一樣，可確定燃燒過程中釋放的碳中和co2。獲得二氧化碳排出物的“生物質(zhì)co2含量”的gmp應用基于與美國農(nóng)業(yè)部使用的那些概念類似的一些概念，以獲得含有生物質(zhì)碳的制造產(chǎn)品的生物基含量。這通過將未知樣品中相對量的放射性碳(14c)與現(xiàn)代參考標準中的相對量的放射性碳進行比較來進行。在當代生物質(zhì)中的比率將為100％，并且在化石材料中的比率將為零。由現(xiàn)代生物質(zhì)和化石碳的混合物的燃燒產(chǎn)生的二氧化碳將產(chǎn)生與燃燒的生物質(zhì)碳和產(chǎn)生的碳中和co2的量直接相關的gmp結(jié)果。gmp可根據(jù)美國國家標準與技術研究院(nist)提供的現(xiàn)代參考標準來校準，其中公元1950年的當代碳中的界定放射性碳含量為100％。選擇公元1950年的原因是由于其表示熱核武器試驗之前的一段時間，熱核武器試驗通過每次爆炸(稱為“炸彈碳(bombcarbon)”)將大量的過量放射性碳引入大氣環(huán)境中。這是作為參考的一個邏輯時間點，因為該過量的炸彈碳會隨著增加或減少的武器試驗而發(fā)生變化。在某些實施例中，該效果的固定校正會根據(jù)gmp應用來采用，上述固定校正自約1996年起明確地用于從大氣co2貯存量中除去的碳。gmp結(jié)果與焚化排出物中的碳中和co2的百分比直接相關。在co2排出物中測量的71％的可再生含量的值將表明71％的排出的co2來自生物質(zhì)(29％來自化石燃料)。這并不表示燃燒的生物質(zhì)的重量或燃燒的化石燃料的重量。這是有利的，因為燃料的重量僅與從大氣環(huán)境的二氧化碳吸收間接相關。呼吸吸收化合物為二氧化碳，并且燃燒排出物為二氧化碳。該gmp結(jié)果將與消耗和排出的生物源/碳中和co2直接和明確相關。我們在此示出了該應用的具體實例，參見圖35。實際的燃料混合物中生物柴油的體積/體積混合百分比可根據(jù)其14c含量來估算，如下所示。首先，采用關于現(xiàn)代(生物)組分和化石(石油柴油)組分的燃料共混物的碳來記錄δ14c質(zhì)量平衡：δ14c混合物＝fc,生物δ14c生物+(1-fc,生物)δ14c石油(方程1)其中δ14c混合物為經(jīng)由傳統(tǒng)或ams放射性碳確定測量的生物柴油共混物的14c含量?？蓪ⅵ?4c生物作為生物柴油制備中使用的若干典型零售脂肪和油源的平均測量值—在這種情況下，我們?nèi)∨c北美洲現(xiàn)代玉米(牛的主要原料)的報告值一致的值(62±7‰)，其示出了2004年收集的平均范圍為55至66‰(huseh等，2007)。將δ14c石油固定在值–1000‰，該值與化石燃料組分的放射性碳確定領域的技術人員所熟知的石油端元測量值一致并如圖2所報告。另外，fc,生物為來源于生物組分的總混合碳的質(zhì)量分數(shù)。因此，重新整理(方程1)，fc,生物可表示為：fc,生物＝δ14c混合物-δ14c石油/δ14c生物-δ14c石油(方程2)方程2表明，樣品燃料共混物中生物碳的比率(fc,生物)可根據(jù)該樣品的所測δ14c混合物以及端元材料的推理的已知δ14c生物和δ14c石油值而易于確定。我們假定δ14c石油(-1000‰)和δ14c生物(62+-7‰)合理地表示不變的端元，以便fc,生物的偏差可由所測δ14c混合物值來充分解釋。然而，實際上，可能產(chǎn)生細微的復雜化過程，因為以美國和歐洲的b100生物柴油生產(chǎn)的具體實例為例，從脂肪至脂肪酸甲酯(fame--生物柴油的常用混合物)的酯交換步驟利用了化石甲醇。例如，對于c18fame而言，18/19的碳(脂肪鏈)來自脂肪和油，而其它的1/19(甲基碳)來自石油。因此，為了將fc,生物與b100端元更精確地相關，可定義下列方程：fc,b100＝fc,生物/rc,生物/b100(方程3)其中fc,b100為生物柴油共混物中b100碳的質(zhì)量分數(shù)，并且rc,生物/b100為純組分b100中生物碳與總碳量之比。因此，可計算燃料共混物中b100的混合百分比(v/v)(b*)，如下所示：b*＝100[vb100/vb100+v石油](方程4)其中vb100和v石油分別為燃料共混物的控制體積中生物和石油基組分的大范圍體積。然后，可將單個組分的體積表示為：vx＝[mc,x+mh,x+mo,x/fx](方程5a)其相當于：mc,x/fx[1+mh,x/mc,x+mo,x/mc,x)(5b)其中mc,x、mh,x和mo,x分別為共混物控制體積中組分x的碳、氫和氧的總質(zhì)量，并且fx為組分x的密度。為了簡化符號，可記為：θc,b100＝(1+mh,b100/mc,b100+mo,b100/mc,b100)(方程6)以及θc,石油＝(1+mh,石油/mc石油)(方程7)其中θc,b100和θc,石油分別表征生物和石油基組分中氫氣和氧氣相對于碳的質(zhì)量豐度。結(jié)合方程4–7，并重新整理后，所計算的生物柴油的v/v混合百分比b*可改寫為：b*＝100/[1+(fb100/f石油)(θc,石油/θc,b100)(mc,石油/mc,b100)(方程8)現(xiàn)意識到：mc,石油/mc,b100＝(rc,生物/b100/fc,生物-1)可將(方程8)表示為：b*＝100/[1+(fb100/f石油)(θc,石油/θc,b100)(rc,生物/b100/fc,生物–1)](方程9)其中fb100、f石油、θc,b100、θc,石油和rc,生物/b100為兩種純組分液體(b100和石油柴油)的性質(zhì)，并因此fc,生物控制所計算的共混物含量b*。根據(jù)文獻調(diào)查，可采用由零售b100和石油柴油產(chǎn)品的數(shù)據(jù)編譯計算的平均值來使fb100、f石油、θc,b100、θc,石油和rc,生物/b100參數(shù)化(例如，reddy等，2008)。由此(方程9)不需要對指定的標準化燃料共混物進行校準；相反，可采用對廣泛的源材料相對較穩(wěn)定的純組分性質(zhì)使其參數(shù)化。因此，(方程9)僅根據(jù)所測fc,生物值(方程2)可準確地估算任何實際燃料共混物的生物柴油含量。進一步簡化可通過采用來自開放文獻中公開的大范圍零售石油柴油和b100的fb100、f石油、θc,b100、θc,石油和rc,生物/b100屬性值的簡單平均數(shù)進行參數(shù)化(方程9)來進行(reddy等，2008)。采用這種輸入?yún)?shù)，將(方程9)進一步簡化為：b*＝100/[(0.869/fc,生物)+0.0813](方程10)其中集總參數(shù)(0.869和0.0813)為無量綱參數(shù)。為了清楚起見，將符號“b*”用于表示所計算的共混物含量。因此，在圖35示出的實例中，安裝gmp800，以經(jīng)由燃燒室802來接收由石油柴油和生物源碳的混合物產(chǎn)生的煙道氣體，上述燃燒室中含有–1000‰的14c的石油柴油組分803和由+59‰的典型法國餐廳油炸脂肪組成的生物源組分804(共混物805)，或者根據(jù)上述方程可使b*經(jīng)計算后等于19.4％±0.6％(reddy等，2008)。結(jié)合也對該煙道進行的體積流量測量由此獲得的數(shù)據(jù)將產(chǎn)生大氣環(huán)境中釋放的化石碳和生物源碳總量。為了說明，我們假定釋放了80公噸的化石二氧化碳和20公噸的生物源二氧化碳。因此，針對一個電站隨時間由此計算的或在界定的空間尺度范圍內(nèi)由此計算的排放的定義將表示為：+14c單位：80公噸+13c單位：20公噸可由此將按地區(qū)或按公司劃分的任何電站組組合在gmp網(wǎng)絡中，以向燃燒過程提供非化石源碳的連續(xù)和準確的記錄。這種用途的gmp將阻止欺詐，因為混合生物源燃料和化石燃料的發(fā)電站可報告偏向于非化石的數(shù)據(jù)。由此可利用與市場價交易條件及其它因素相關的定價。因此，可將上述各系統(tǒng)的系統(tǒng)設備連同文獻中實施的已熟知方法用于根據(jù)同位素限制來對將用于基于市場的系統(tǒng)(針對溫室氣體交換、規(guī)定性或合規(guī)框架或自愿性減排、預算和決策者)的碳單位進行有效的測量、監(jiān)測、報告、聚合和貨幣化。實施例8：全球放射性碳預算和核燃料循環(huán)廣泛部署對14co2提供高數(shù)據(jù)率和高精度的gmp可使全球放射性碳預算本身得以改進。此預算在監(jiān)測可能產(chǎn)生全球核燃料循環(huán)的核能生產(chǎn)和檢測異常核電站中有多種應用。這根據(jù)發(fā)生在核電站運行和釋放放射性核素(氚和14co2)的燃料再處理(yim和caron2006)期間的已熟知的反應而得出。雖然14c的脈沖繼炸彈脈沖后已熟知(例如，broecker200)，但本底14c現(xiàn)接近自然水平(broecker2007)，并且將由核反應堆產(chǎn)生的14c估算為自然水平的約0.3％(park等，2008)。因此，可將由這種反應堆運行的地區(qū)的核反應堆增加的14c用于表征這種電站的處理活動。碳14幾乎存在于主要核反應堆系統(tǒng)的所有部分中，并具有高生產(chǎn)率。其通過氣態(tài)和液態(tài)排放物并通過固體放射性廢物的處理釋放至環(huán)境中。任何核能活動均會排放14co2，因為該物質(zhì)難以直接滯留(例如，yim和caron2006)。在沒有這種核電站的地區(qū)，檢測本底水平以上的14c應當在gmp的2‰的目前檢測能力范圍內(nèi)以及采用覆蓋該地區(qū)的gmp集合均可能實現(xiàn)。roussel-debet等(2006)已報告了在10年期間核電站附近的電站材料的14c值高達123‰，這表明反應堆活動期間的14co2檢測可行。在理想的條件下，應易于確定未經(jīng)授權(quán)而運行的核電站。gmp對地下水中co2的氣提和對14co2的后續(xù)分析也通過使來自水下來源或這種設施的排放流的氣體排放物氣泡生產(chǎn)(ebullition)而提供了具體的檢測途徑。雖然進行了許多放射性核素分析來監(jiān)測核能活動并核查條約規(guī)定(例如，gitzinger等，2007)，但其需要接近大約25米的源，這取決于針對伽馬射線和中子發(fā)射物質(zhì)的檢測器數(shù)量和/或檢測器面積(kallman2008)。由核能生產(chǎn)釋放的14co2的生產(chǎn)和排放并不是很清楚，但對世界范圍的反應堆已進行了這種估算(例如，davis1977；yim和caron2006)。許多研究已對核反應堆周圍的電站樣品中的14c進行了取樣(例如，korashi等，2006年；dias、c.m.等，2008年)，并且提供了歸因于多種反應堆類型(包括沸水反應堆和壓水反應堆)中14co2的釋放的本底水平(yim和caron2006)。然而，缺乏作為氣態(tài)co2的14co2的實際測量。因此，本文所公開的各系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成了對核電站的主要排放物之一14co2進行測量和監(jiān)測的可行方法，其中14co2將隨著核能的廣泛使用而增加。各系統(tǒng)的系統(tǒng)將：1)提供針對渦動相關測量的化石燃料co2的14co2信號、生物源co2的13co2信號和總的12co2(取樣率理想地為1至10hz，但最高為100hz)、所選氣體流、表面和深度處的土壤氣體以及從地下水中提取的co2。2)提供了分析儀的互校準網(wǎng)絡，以確保各裝置的結(jié)果可進行比較。gmp密度和布置將取決于當?shù)貤l件，但應使得檢測的針對渦動相關的源信號在+2至+200‰的范圍內(nèi)，從而將本底14c視為大約5至10‰。3)提供了用于將數(shù)據(jù)傳輸至中央單元的遙測系統(tǒng)。4)提供了數(shù)據(jù)分析和模型集成。使用各系統(tǒng)的系統(tǒng)來量化14co2可應用于核能設備的測量、監(jiān)測、核查和核算，這與將各系統(tǒng)的系統(tǒng)用于碳捕集與儲存的方式極為相似。多種渦動相關、地下水co2取樣、點位置(例如，反應堆基礎設施的不同部分)和土壤co2取樣點可位于核設施附近。gmp的特定布置和配置將取決于電站信號的源強度、所允許的與給定設施的接近程度以及其它因素。相對于取決于直接進入電站樣品位置的傳統(tǒng)放射性核素分析而言，考慮對大面積的給定區(qū)域進行取樣的方法實現(xiàn)了對各系統(tǒng)的系統(tǒng)的需求。該各系統(tǒng)的系統(tǒng)相比反中微子檢測可為相對廉價的途徑，據(jù)估算所述反中微子要提供潛在的遠地監(jiān)測須花費數(shù)萬億美元(例如，guillian2006)。下列參考文獻在本文中引用，并且其全部內(nèi)容均以引用方式并入本文：2008年1月17日年提交的us2008/00159762000年12月26日提交的us61641292007年10月25日提交的us2007/02503292007年9月27日提交的us2007/02240852008年9月18日提交的us2008/0228632、2008年9月18日提交的us2008/02286652008年9月18日提交的us2008/02286302008年9月18日提交的us2008/02286282008年9月11日提交的us2008/02217502008年1月17日提交的us2008/00159752008年1月17日提交的us2008/00159762008年3月6日提交的us2008/00592062006年12月26日提交的us7,154,595us5,394,236us5,783,445us5,818,580us5,864,398wo99/42814us7,616,305airresourcesboard,stateofcalifornia.arb2009http://www.arb.ca.gov/cc/factsheets/ab32factsheet.pdf(2009).allison,c.e.,franceyr.j.,andsteele,l.p.theinternationalatomicenergyagencycirculationoflaboratoryairstandardsforstableisotopecomparisons:aims,preparationandpreliminaryresults.in:isotopeaidedstudiesofatmosphericcarbondioxideandothergreenhousegasesphaseii(iaea-tedoc-1269).iaea,vienna,austria,pp5-23(2002).allisonc.e.,franceyr.j.,whitej.w.c,vaughnb.h.,wahlenm.,bollenbachera.,nakazawat.whathavewelearntaboutstableisotopemeasurementsfromtheiaeaclassic？in:reportoftheeleventhwmo/iaeameetingofexpertsoncarbondioxideconcentrationandrelatedtracermeasurementtechniques,tokyo,japan,25–28september2001,mo/gawreportno.148,geneva,pp17–30(2003).amicodimeane,e.,plassa,m.,rolle,f.,sega,m.metrologicaltraceabilityingasanalysisati.n.ri.m:gravimetricprimarygasmixtures.accredqualassur14:607–611(2009).amundson,r.,sanderman,j.,andyoo,k.environmentalandgeologicalcontrolsonthesoilcarboncycleinachangingworld(ingeologicalsocietyofamerica,2008annualmeeting,anonymous,)abstractswithprograms-geologicalsocietyofamerica(october,vol.40(6):24(2008).astmd6866-08.activestandard:d6866-08.standardtestmethodsfordeterminingthebiobasedcontentofsolid,liquid,andgaseoussamplesusingradiocarbonanalysis.astm(2008).barford,c.,stevenc.wofsy,michaell.goulden,j.williammunger,elizabethhammondpyle,shawnp.urbanski,lucyhutyra,scottr.saleska,davidfitzjarrald,andkathleenmoore.science294:1688-1691[doi:10.1126/science.1062962(2001).becker,j.f.,sauke,t.b.,loewenstein,m.appl.opt.31:1921(1992).bonan,g.b.alandsurfacemodel(lsmversion1.0)forecological,hydrological,andatmosphericstudies:technicaldescriptionanduser’sguide,150pp.,natl.cent.foratmos.res.,boulder,colo.(1996).bradley,l.c.,soohoo,k.l.,freed,c.absolutefrequenciesoflasingtransitionsinnineco2isotopicspecies.ieeejournalofquantumelectronicsvol.qe-22,no.2(1986).broecker,w.radiocarbon.in:treatiseongeochemistry,elsevier2007.brown,m.a.,levine,m.d.,short,w.,koomey.j.g.,energypolicy29(14):1179-1196(2001).canadell,j.,querec.,raupachm.,fieldc.,buitenhuise.,ciaisp.,conwayt.,gillettn.,houghtonr.,marlandg.contributionstoacceleratingatmosphericco2growthfromeconomicactivity,carbonintensityandefficiencyofnaturalsinks.pnasearlyedition,10.1073(2007).capoor,k.,andambrosi.2007.stateandtrendsofthecarbonmarket2007.worldinstitute,washington,dc,2007.chicagoclimateexchange2010.http://www.chicagoclimatex.com/content.jsf？id＝781.ciaisp.,andfourothers.alargenorthernhemisphereterrestrialco2sinkindicatedbythe13c/12cratioofatmosphericco2.science269(5227):1098-1102(1995).convery,f.j.andredmond,l.marketandpricedevelopmentsintheeuropeanunionemissionstradingscheme.revenvironeconpolicy1:88-111(2007).coplen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