Picarro G2401（(?)美(Mei)国(Guo)天(Tian)然(Ran)气(Qi)火(Huo)炬(Ju)排(Pai)放(Fang)的(De)原(Yuan)位(Wei)采(Cai)样(Yang)测(Ce)量(Liang)揭(Jie)示(Shi)氮(Dan)氧(Yang)化(Hua)物(Wu)排(Pai)放(Fang)特(Te)征(Zheng)）(?)

美(Mei)国(Guo)估(Gu)计(Ji)有(You)1760万(Wan)人(Ren)居(Ju)住(Zhu)在(Zai)距(Ju)离(Li)活(Huo)跃(Yue)油(You)气(Qi)井(Jing)1.6公(Gong)里(Li)（(?)约(Yue)1英(Ying)里(Li)）(?)的(De)范(Fan)围(Wei)内(Nei)。(?)Buonocore 等(Deng)人(Ren)发(Fa)现(Xian)2016 年(Nian)的(De)石(Shi)油(You)和(He)天(Tian)然(Ran)气(Qi)排(Pai)放(Fang)造(Zao)成(Cheng)了(Liao)相(Xiang)当(Dang)大(Da)的(De)健(Jian)康(Kang)影(Ying)响(Xiang)（(?)例(Li)如(Ru)，(?)41万(Wan)次(Ci)哮(Xiao)喘(Chuan)病(Bing)例(Li)恶(E)化(Hua)）(?)，(?)与(Yu)臭(Chou)氧(Yang)和(He)PM2.5相(Xiang)比(Bi)，(?)二(?)氧(Yang)化(Hua)氮(Dan)（(?)NO₂）(?)是(Shi)造(Zao)成(Cheng)这(Zhe)些(Xie)不(Bu)良(Liang)后(Hou)果(Guo)的(De)最(Zui)大(Da)因(Yin)素(Su)。(?)石(Shi)油(You)开(Kai)采(Cai)过(Guo)程(Cheng)中(Zhong)产(Chan)生(Sheng)的(De)天(Tian)然(Ran)气(Qi)通(Tong)常(Chang)采(Cai)用(Yong)火(Huo)炬(Ju)燃(Ran)烧(Shao)的(De)方(Fang)式(Shi)进(Jin)行(Xing)控(Kong)制(Zhi)处(Chu)理(Li)。(?)火(Huo)炬(Ju)燃(Ran)烧(Shao)的(De)目(Mu)的(De)是(Shi)销(Xiao)毁(Hui)大(Da)部(Bu)分(Fen)碳(Tan)氢(Qing)化(Hua)合(He)物(Wu)废(Fei)气(Qi)，(?)将(Jiang)其(Qi)转(Zhuan)化(Hua)为(Wei)二(?)氧(Yang)化(Hua)碳(Tan)（(?)CO₂）(?)和(He)水(Shui)（(?)H₂O）(?)，(?)从(Cong)而(?)减(Jian)少(Shao)现(Xian)场(Chang)天(Tian)然(Ran)气(Qi)的(De)安(An)全(Quan)问(Wen)题(Ti)及(Ji)其(Qi)对(Dui)气(Qi)候(Hou)的(De)影(Ying)响(Xiang)。(?)在(Zai)燃(Ran)烧(Shao)过(Guo)程(Cheng)中(Zhong)，(?)除(Chu)二(?)氧(Yang)化(Hua)碳(Tan)（(?)CO₂）(?)外(Wai)，(?)还(Huan)会(Hui)释(Shi)放(Fang)出(Chu)未(Wei)燃(Ran)烧(Shao)的(De)碳(Tan)氢(Qing)化(Hua)合(He)物(Wu)（(?)如(Ru)甲(Jia)烷(Wan)）(?)、(?)氮(Dan)氧(Yang)化(Hua)物(Wu)（(?)NOx = NO + NO₂）(?)、(?)挥(Hui)发(Fa)性(Xing)有(You)机(Ji)化(Hua)合(He)物(Wu)（(?)VOC）(?)、(?)烟(Yan)尘(Chen)和(He)不(Bu)完(Wan)全(Quan)燃(Ran)烧(Shao)产(Chan)物(Wu)（(?)PIC）(?)，(?)氮(Dan)氧(Yang)化(Hua)物(Wu)的(De)主(Zhu)要(Yao)来(Lai)源(Yuan)是(Shi)燃(Ran)料(Liao)燃(Ran)烧(Shao)和(He)农(Nong)业(Ye)土(Tu)壤(Rang)，(?)各(Ge)来(Lai)源(Yuan)的(De)相(Xiang)对(Dui)重(Zhong)要(Yao)性(Xing)因(Yin)地(Di)区(Qu)而(?)异(Yi)。(?)由(You)于(Yu)氮(Dan)氧(Yang)化(Hua)物(Wu)对(Dui)健(Jian)康(Kang)和(He)环(Huan)境(Jing)的(De)影(Ying)响(Xiang)，(?)美(Mei)国(Guo)《(?)清(Qing)洁(Jie)空(Kong)气(Qi)法(Fa)》(?)要(Yao)求(Qiu)美(Mei)国(Guo)环(Huan)境(Jing)保(Bao)护(Hu)局(Ju)（(?)EPA）(?)为(Wei)最(Zui)常(Chang)见(Jian)形(Xing)式(Shi)的(De)氮(Dan)氧(Yang)化(Hua)物(Wu)与(Yu)二(?)氧(Yang)化(Hua)氮(Dan)制(Zhi)定(Ding)《(?)国(Guo)家(Jia)环(Huan)境(Jing)空(Kong)气(Qi)质(Zhi)量(Liang)标(Biao)准(Zhun)》(?)（(?)NAAQS）(?)。(?)

量(Liang)化(Hua)美(Mei)国(Guo)主(Zhu)要(Yao)石(Shi)油(You)生(Sheng)产(Chan)区(Qu)域(Yu)(包(Bao)括(Kuo)Bakken、(?)Eagle Ford和(He)Permian盆(Pen)地(Di))的(De)天(Tian)然(Ran)气(Qi)燃(Ran)烧(Shao)产(Chan)生(Sheng)的(De)氮(Dan)氧(Yang)化(Hua)物(Wu)(NOx)排(Pai)放(Fang)，(?)研(Yan)究(Jiu)者(Zhe)们(Men)旨(Zhi)在(Zai)通(Tong)过(Guo)实(Shi)地(Di)采(Cai)样(Yang)，(?)了(Liao)解(Jie)这(Zhe)些(Xie)区(Qu)域(Yu)的(De)NOx排(Pai)放(Fang)因(Yin)子(Zi)，(?)并(Bing)评(Ping)估(Gu)这(Zhe)些(Xie)排(Pai)放(Fang)对(Dui)空(Kong)气(Qi)质(Zhi)量(Liang)和(He)气(Qi)候(Hou)的(De)影(Ying)响(Xiang)。(?)

在(Zai)此(Ci)，(?)研(Yan)究(Jiu)者(Zhe)们(Men)对(Dui)研(Yan)究(Jiu)区(Qu)域(Yu)中(Zhong)的(De)火(Huo)炬(Ju)进(Jin)行(Xing)了(Liao)现(Xian)场(Chang)取(Qu)样(Yang)，(?)量(Liang)化(Hua)了(Liao)美(Mei)国(Guo)主(Zhu)要(Yao)产(Chan)油(You)区(Qu)（(?)Bakken、(?)Eagle Ford和(He)Permian盆(Pen)地(Di)）(?)火(Huo)炬(Ju)燃(Ran)烧(Shao)产(Chan)生(Sheng)的(De)氮(Dan)氧(Yang)化(Hua)物(Wu)。(?)通(Tong)过(Guo)采(Cai)用(Yong)自(Zi)下(Xia)而(?)上(Shang)的(De)核(He)算(Suan)方(Fang)法(Fa)以(Yi)及(Ji)机(Ji)载(Zai)、(?)地(Di)面(Mian)和(He)卫(Wei)星(Xing)测(Ce)量(Liang)方(Fang)法(Fa)，(?)对(Dui)石(Shi)油(You)和(He)天(Tian)然(Ran)气(Qi)行(Xing)业(Ye)的(De)氮(Dan)氧(Yang)化(Hua)物(Wu)进(Jin)行(Xing)了(Liao)调(Diao)查(Cha)研(Yan)究(Jiu)，(?)发(Fa)现(Xian)石(Shi)油(You)和(He)天(Tian)然(Ran)气(Qi)活(Huo)动(Dong)导(Dao)致(Zhi)的(De)氮(Dan)氧(Yang)化(Hua)物(Wu)区(Qu)域(Yu)性(Xing)升(Sheng)高(Gao)。(?)

图(Tu)1.美(Mei)国(Guo)火(Huo)炬(Ju)燃(Ran)烧(Shao)趋(Qu)势(Shi)。(?)(a) VIIRS 观(Guan)察(Cha)到(Dao)的(De)燃(Ran)烧(Shao)位(Wei)置(Zhi)（(?)红(Hong)色(Se)三(San)角(Jiao)形(Xing)）(?)和(He) F3UEL 机(Ji)载(Zai)采(Cai)样(Yang)位(Wei)置(Zhi)（(?)黑(Hei)色(Se)圆(Yuan)圈(Quan)）(?)。(?)Bakken（(?)紫(Zi)色(Se)）(?)、(?)Eagle Ford（(?)绿(Lu)色(Se)）(?)和(He)Permian盆(Pen)地(Di)（(?)黄(Huang)色(Se)）(?)的(De)阴(Yin)影(Ying)框(Kuang)表(Biao)示(Shi)相(Xiang)关(Guan)区(Qu)域(Yu)。(?)(b) 根(Gen)据(Ju) VIIRS 观(Guan)测(Ce)数(Shu)据(Ju)估(Gu)算(Suan)的(De) 2012 年(Nian)至(Zhi) 2020 年(Nian)三(San)个(Ge)研(Yan)究(Jiu)区(Qu)域(Yu)的(De)耀(Yao)斑(Ban)量(Liang)。(?)与(Yu)美(Mei)国(Guo)的(De)总(Zong)燃(Ran)烧(Shao)量(Liang)（(?)黑(Hei)线(Xian)）(?)相(Xiang)比(Bi)，(?)这(Zhe)三(San)个(Ge)地(Di)区(Qu)的(De)燃(Ran)烧(Shao)活(Huo)动(Dong)占(Zhan)美(Mei)国(Guo)燃(Ran)烧(Shao)活(Huo)动(Dong)的(De)绝(Jue)大(Da)部(Bu)分(Fen)，(?)并(Bing)推(Tui)动(Dong)了(Liao)美(Mei)国(Guo)的(De)燃(Ran)烧(Shao)趋(Qu)势(Shi)。(?)

研(Yan)究(Jiu)者(Zhe)们(Men)开(Kai)展(Zhan)了(Liao)两(Liang)次(Ci)以(Yi)燃(Ran)烧(Shao)为(Wei)重(Zhong)点(Dian)的(De)机(Ji)载(Zai)采(Cai)样(Yang)活(Huo)动(Dong)，(?)分(Fen)别(Bie)针(Zhen)对(Dui)Eagle Ford和(He)Permian盆(Pen)地(Di)(2020年(Nian)8月(Yue)25日(Ri)至(Zhi)9月(Yue)4日(Ri))以(Yi)及(Ji)Bakken盆(Pen)地(Di)(2021年(Nian)6月(Yue)28日(Ri)至(Zhi)7月(Yue)15日(Ri))开(Kai)展(Zhan)了(Liao)两(Liang)次(Ci)空(Kong)中(Zhong)测(Ce)量(Liang)活(Huo)动(Dong)。(?)他(Ta)们(Men)使(Shi)用(Yong)装(Zhuang)有(You)高(Gao)精(Jing)度(Du)仪(Yi)器(Qi)包(Bao)括(Kuo)CH₄、(?)CO₂(Picaro G2401-m)、(?)NO(ECOphysics 88 NOe)、(?)NO₂(Teledyne T5000U)以(Yi)及(Ji)气(Qi)象(Xiang)参(Can)数(Shu)的(De)小(Xiao)型(Xing)飞(Fei)机(Ji)(Scientific Aviation)进(Jin)行(Xing)航(Hang)测(Ce)。(?)飞(Fei)机(Ji)在(Zai)火(Huo)炬(Ju)低(Di)空(Kong)(通(Tong)常(Chang)200-1000米(Mi))下(Xia)风(Feng)方(Fang)向(Xiang)飞(Fei)行(Xing)，(?)使(Shi)用(Yong)火(Huo)焰(Yan)作(Zuo)为(Wei)引(Yin)导(Dao)。(?)调(Diao)整(Zheng)高(Gao)度(Du)直(Zhi)到(Dao)观(Guan)察(Cha)到(Dao)CO₂峰(Feng)值(Zhi)，(?)以(Yi)确(Que)保(Bao)拦(Lan)截(Jie)到(Dao)燃(Ran)烧(Shao)羽(Yu)流(Liu)。(?)他(Ta)们(Men)尝(Chang)试(Shi)了(Liao)多(Duo)个(Ge)下(Xia)风(Feng)航(Hang)段(Duan)，(?)以(Yi)增(Zeng)加(Jia)拦(Lan)截(Jie)烟(Yan)羽(Yu)的(De)可(Ke)能(Neng)性(Xing)，(?)并(Bing)提(Ti)供(Gong)重(Zhong)复(Fu)采(Cai)样(Yang)。(?)通(Tong)过(Guo)这(Zhe)种(Zhong)方(Fang)式(Shi)，(?)研(Yan)究(Jiu)者(Zhe)们(Men)能(Neng)够(Gou)评(Ping)估(Gu)盆(Pen)地(Di)规(Gui)模(Mo)的(De)NOx生(Sheng)产(Chan)情(Qing)况(Kuang)。(?)如(Ru)下(Xia)图(Tu)所(Suo)示(Shi)：(?)

图(Tu)2. F3UEL 机(Ji)载(Zai)火(Huo)炬(Ju)采(Cai)样(Yang)。(?)(a) 2020年(Nian)9月(Yue)4日(Ri)在(Zai)Permian盆(Pen)地(Di)进(Jin)行(Xing)的(De)机(Ji)载(Zai)火(Huo)炬(Ju)采(Cai)样(Yang)，(?)飞(Fei)行(Xing)轨(Gui)迹(Ji)以(Yi)观(Guan)测(Ce)到(Dao)的(De)二(?)氧(Yang)化(Hua)碳(Tan)浓(Nong)度(Du)着(Zhuo)色(Se)。(?)白(Bai)色(Se)方(Fang)框(Kuang)表(Biao)示(Shi)二(?)氧(Yang)化(Hua)碳(Tan)时(Shi)间(Jian)序(Xu)列(Lie)中(Zhong)峰(Feng)值(Zhi)归(Gui)因(Yin)于(Yu)耀(Yao)斑(Ban)的(De)位(Wei)置(Zhi)。(?)(b) 二(?)氧(Yang)化(Hua)碳(Tan)（(?)上(Shang)）(?)、(?)氮(Dan)氧(Yang)化(Hua)物(Wu)（(?)中(Zhong)）(?)和(He)甲(Jia)烷(Wan)（(?)下(Xia)）(?)的(De)相(Xiang)应(Ying)浓(Nong)度(Du)时(Shi)间(Jian)序(Xu)列(Lie)（(?)相(Xiang)对(Dui)于(Yu)该(Gai)站(Zhan)点(Dian)的(De)采(Cai)样(Yang)开(Kai)始(Shi)时(Shi)间(Jian)）(?)，(?)其(Qi)中(Zhong)红(Hong)色(Se)方(Fang)格(Ge)表(Biao)示(Shi)从(Cong)二(?)氧(Yang)化(Hua)碳(Tan)信(Xin)号(Hao)中(Zhong)得(De)出(Chu)的(De)耀(Yao)斑(Ban)峰(Feng)值(Zhi)。(?)

流(Liu)域(Yu)级(Ji)氮(Dan)氧(Yang)化(Hua)物(Wu)排(Pai)放(Fang)量(Liang)估(Gu)算(Suan)：(?)使(Shi)用(Yong)我(Wo)们(Men)通(Tong)过(Guo)观(Guan)察(Cha)得(De)出(Chu)的(De)特(Te)定(Ding)流(Liu)域(Yu)排(Pai)放(Fang)因(Yin)子(Zi)和(He)特(Te)定(Ding)流(Liu)域(Yu)热(Re)值(Zhi)假(Jia)设(She)计(Ji)算(Suan)的(De)氮(Dan)氧(Yang)化(Hua)物(Wu)燃(Ran)烧(Shao)排(Pai)放(Fang)量(Liang)与(Yu)使(Shi)用(Yong)监(Jian)管(Guan)机(Ji)构(Gou)和(He)FOG清(Qing)单(Dan)中(Zhong)使(Shi)用(Yong)的(De)数(Shu)值(Zhi)计(Ji)算(Suan)的(De)类(Lei)似(Si)排(Pai)放(Fang)量(Liang)进(Jin)行(Xing)了(Liao)比(Bi)较(Jiao)（(?)图(Tu)3）(?)。(?)为(Wei)了(Liao)进(Jin)行(Xing)比(Bi)较(Jiao)，(?)对(Dui) FOGinventory 进(Jin)行(Xing)了(Liao)更(Geng)新(Xin)，(?)以(Yi)纳(Na)入(Ru) VIIRS 提(Ti)供(Gong)的(De) 2020 年(Nian)和(He) 2021 年(Nian)年(Nian)度(Du)燃(Ran)烧(Shao)量(Liang)输(Shu)入(Ru)。(?)我(Wo)们(Men)的(De)分(Fen)析(Xi)结(Jie)果(Guo)与(Yu)使(Shi)用(Yong)EPA和(He)FOG假(Jia)设(She)的(De)Eagle Ford燃(Ran)烧(Shao)氮(Dan)氧(Yang)化(Hua)物(Wu)排(Pai)放(Fang)量(Liang)相(Xiang)当(Dang)。(?)然(Ran)而(?)，(?)对(Dui)于(Yu)Permian盆(Pen)地(Di)和(He)Bakken地(Di)区(Qu)，(?)我(Wo)们(Men)的(De)排(Pai)放(Fang)量(Liang)估(Gu)计(Ji)值(Zhi)是(Shi)基(Ji)于(Yu) EPA 和(He) FOG 数(Shu)值(Zhi)的(De)两(Liang)倍(Bei)。(?)

图(Tu)3. 2020年(Nian)流(Liu)域(Yu)级(Ji)燃(Ran)烧(Shao)氮(Dan)氧(Yang)化(Hua)物(Wu)排(Pai)放(Fang)估(Gu)算(Suan)，(?)比(Bi)较(Jiao)假(Jia)定(Ding)排(Pai)放(Fang)因(Yin)子(Zi)（(?)X 轴(Zhou)）(?)和(He)气(Qi)体(Ti)热(Re)值(Zhi)（(?)绿(Lu)色(Se)：(?)FOG值(Zhi)，(?)26700±(?) 14000 Btu/m3 ；(?)蓝(Lan)色(Se)：(?)本(Ben)文(Wen)使(Shi)用(Yong)的(De)流(Liu)域(Yu)特(Te)定(Ding)值(Zhi)）(?)的(De)影(Ying)响(Xiang)。(?)

我(Wo)们(Men)截(Jie)获(Huo)的(De)大(Da)部(Bu)分(Fen)燃(Ran)烧(Shao)羽(Yu)流(Liu)都(Du)在(Zai)TCEQ采(Cai)用(Yong)的(De)排(Pai)放(Fang)因(Yin)子(Zi)范(Fan)围(Wei)内(Nei)（(?)0.0485-0.138 lb NOx/MMBtu）(?)；(?)然(Ran)而(?)，(?)在(Zai)Bakken和(He)Permian（(?)见(Jian)图(Tu)2）(?)观(Guan)察(Cha)到(Dao)的(De)分(Fen)布(Bu)尾(Wei)部(Bu)较(Jiao)重(Zhong)，(?)导(Dao)致(Zhi)盆(Pen)地(Di)平(Ping)均(Jun)排(Pai)放(Fang)因(Yin)子(Zi)比(Bi) EPA 和(He) FOG 清(Qing)单(Dan)采(Cai)用(Yong)的(De)值(Zhi)大(Da)2-3 倍(Bei)。(?)

G2401-m仪(Yi)器(Qi)被(Bei)用(Yong)于(Yu)机(Ji)载(Zai)连(Lian)续(Xu)测(Ce)量(Liang)CO₂浓(Nong)度(Du)。(?)如(Ru)图(Tu)2所(Suo)示(Shi)Picarro G2401-m仪(Yi)器(Qi)的(De)数(Shu)据(Ju)，(?)其(Qi)中(Zhong)显(Xian)示(Shi)了(Liao)在(Zai)Permian盆(Pen)地(Di)进(Jin)行(Xing)的(De)一(Yi)次(Ci)燃(Ran)烧(Shao)羽(Yu)流(Liu)采(Cai)样(Yang)飞(Fei)行(Xing)轨(Gui)迹(Ji)，(?)以(Yi)及(Ji)相(Xiang)应(Ying)的(De)CO₂、(?)NOx和(He)CH₄的(De)时(Shi)间(Jian)序(Xu)列(Lie)。(?)这(Zhe)些(Xie)数(Shu)据(Ju)用(Yong)于(Yu)确(Que)定(Ding)燃(Ran)烧(Shao)羽(Yu)流(Liu)的(De)CO₂峰(Feng)值(Zhi)，(?)从(Cong)而(?)支(Zhi)持(Chi)研(Yan)究(Jiu)者(Zhe)们(Men)对(Dui)NOx排(Pai)放(Fang)因(Yin)子(Zi)的(De)估(Gu)计(Ji)。(?)这(Zhe)些(Xie)数(Shu)据(Ju)支(Zhi)持(Chi)了(Liao)研(Yan)究(Jiu)的(De)结(Jie)论(Lun)，(?)即(Ji)在(Zai)Bakken和(He)Permian盆(Pen)地(Di)，(?)NOx排(Pai)放(Fang)因(Yin)子(Zi)的(De)分(Fen)布(Bu)呈(Cheng)现(Xian)出(Chu)重(Zhong)尾(Wei)特(Te)性(Xing)，(?)这(Zhe)意(Yi)味(Wei)着(Zhuo)盆(Pen)地(Di)平(Ping)均(Jun)排(Pai)放(Fang)因(Yin)子(Zi)是(Shi)EPA使(Shi)用(Yong)的(De)值(Zhi)的(De)2-3倍(Bei)。(?)此(Ci)外(Wai)，(?)通(Tong)过(Guo)将(Jiang)这(Zhe)些(Xie)数(Shu)据(Ju)与(Yu)卫(Wei)星(Xing)评(Ping)估(Gu)的(De)燃(Ran)烧(Shao)体(Ti)积(Ji)相(Xiang)结(Jie)合(He)，(?)研(Yan)究(Jiu)者(Zhe)们(Men)发(Fa)现(Xian)，(?)20%-30%的(De)燃(Ran)烧(Shao)器(Qi)贡(Gong)献(Xian)了(Liao)80%盆(Pen)地(Di)范(Fan)围(Wei)内(Nei)的(De)NOx排(Pai)放(Fang)。(?)这(Zhe)些(Xie)发(Fa)现(Xian)表(Biao)明(Ming)，(?)通(Tong)过(Guo)其(Qi)他(Ta)气(Qi)体(Ti)捕(Bu)获(Huo)方(Fang)法(Fa)减(Jian)少(Shao)燃(Ran)烧(Shao)体(Ti)积(Ji)，(?)石(Shi)油(You)和(He)天(Tian)然(Ran)气(Qi)的(De)NOx排(Pai)放(Fang)量(Liang)将(Jiang)会(Hui)对(Dui)当(Dang)前(Qian)库(Ku)存(Cun)数(Shu)据(Ju)产(Chan)生(Sheng)更(Geng)大(Da)的(De)影(Ying)响(Xiang)。(?)