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為落實碳達峰目標和碳中和愿景，按照生態環境部安排，中國環境監測總站成立了碳監測工作組（以下簡稱工作組），在全國牽頭率先開展系統的碳監測調研、方案設計和試點工作。碳監測的技術難點在哪？目前有哪些進展？以及碳排放的監測方法及其使用情況。
碳監測是指通過綜合觀測、數值模擬、統計分析等手段，獲取溫室氣體排放強度、環境中濃度、生態系統碳匯以及對生態系統影響等碳源匯狀況及其變化趨勢信息，以服務于應對氣候變化研究和管理工作的過程。主要監測對象為《京都議定書》和《多哈修正案》中規定控制的7種人為活動排放的溫室氣體，包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟化碳（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF6）和三氟化氮（NF3）。
相對于常規污染物監測，碳監測技術難點主要在于對監測數據的準確度要求非常高。工作組負責監測技術和質量控制的成員師耀龍進一步解釋，“環境濃度監測方面，以WMO組建的GAW監測網為例，其對背景空氣CO2在線監測的可比性要求為0.1ppm，而一般情況下CO2在環境中的實際濃度是400ppm左右，這就要求兩套監測系統間結果差異要低于萬分之2.5，可以說是目前所有環境監測項目中對監測數據準確度要求最高的一類項目。”拿排放監測來說，溫室氣體排放形式更加復雜，既包括點源排放，又包括逸散排放，既包括生產工藝排放，又包括治理設施排放；排放濃度范圍更大，由于多數現場沒有針對溫室氣體的治理設施，溫室氣體排放水平與原輔料密切相關；對廢氣流量監測準確性需求也更高。“我們對常規污染物主要關注其排放濃度是否超標，對溫室氣體主要關注其排放總量，這就要求我們能夠準確測定氣體流量。而多數廢氣現場直管段長度不足，流速不均，且流速監測設備難以實現現場校準和溯源，這些因素都會影響流量監測準確性。”劉通浩補充道。此外，部分溫室氣體監測存在較大技術難度。師耀龍分析指出，“如碳14同位素為指示CO2來源的重要同位素，但由于其不是穩定同位素，濃度極低，需要采用加速器質譜等大型儀器開展監測，并配套相應的采樣方法，需要大量的經費、人員和場地保障。”為保障監測準確，需要從量值溯源和標準化兩方面著手。一是要建立國際等效可比、國內高精度傳遞的量值溯源/傳遞技術體系，即統一溫室氣體監測的“度量衡”，特別是要跟國際公認的溫室氣體監測“度量衡”等效可比。二是要在儀器、點位布置、自動監測等方面加強標準化工作。工作組介紹，我國研制的CO2、CH4和N2O超高精度標準氣體在相關國際比對中，已與WMO所屬GAW監測網三種“標尺”氣體量值等效可比，為下一步建立我國溫室氣體“標尺”并開展各類溫室氣體監測質量控制和標校工作奠定了技術基礎。
目前碳排放的監測方法，分為兩種。一種是核算法，一種是在線監測法。
核算法也叫物料核算法，目前中國主要采用此方法。核算法是根據煤炭等燃料的使用量多少，來推測出碳排放量。歐洲是核算法和在線監測法并列，美國則重點使用在線監測法。在線監測法也叫CEMS，是英文Continuous Emission Monitoring System的縮寫，指對大氣污染源排放的氣態污染物和顆粒物進行濃度和排放總量連續監測，并將信息實時傳輸到主管部門的裝置。
核算法與CEMS相比，弊端有二：一是測量誤差較大，二是容易造假。全球要想真正落實有信任度的碳排放，以及實現碳資產交易的公平，必須要有統一的在線監測辦法才行。只有標準統一，各國才能互相信任。這是實現“碳中和”目標的技術前提。如果標準不統一，各國之間就會出現不斷扯皮的事情，實現碳中和就會遙遙無期。
煙氣在線監測系統（CEMS）是許多大型工廠正常運行和環保數據監測傳輸的重要在線監測系統，主要應用在火力發電、供熱鍋爐、水泥建材和金屬冶煉等行業。CEMS主要由煙氣成分分析單元，煙塵濃度監測單元，流量監測單元，數據采集、處理及控制單元組成。主要監測參數為SO2、NOx、O2以及煙氣流速、溫度、壓力、濕度、粉塵濃度等。其運行原理是通過加熱抽取法（抽取冷凝法）將煙道中氣體取出并輸送到預處理單元，預處理單元將煙道中的氣體經預處理后送入分析儀表。通過在線氣體分析儀表（煙氣分析儀）對煙氣中多種污染物進行連續監測，將測量數據顯示在儀表上，最后通過環保數采儀或VPN將監測數據實時傳到環保監控網絡。為保證CEMS測量數據準確可靠，每天巡視檢查CEMS各設備的工作情況，查看歷史數據和數據報表，及時發現和排除設備存在的異常，提高系統的可靠性。需要做好以下日常維護保養工作：加熱裝置和制冷裝置是保護煙氣分析儀的重要設備，是日常巡視和維護的重點關注對象。加熱裝置溫度一般控制在130℃左右，在沒有加熱的情況下，煙氣中水分進入分析儀，造成濾芯堵塞，分析儀損壞等，同時管路中形成酸霧，直接影響測量結果；制冷裝置溫度一般控制在4℃左右，如果冷凝器溫度只能達到6℃及以上時需要進行維修或者更換。蠕動泵用于排出制冷器冷凝筒內的水和密封取樣氣路。如果蠕動泵長時間不工作，冷凝水會進入采樣泵和分析儀，造成設備損壞。反吹系統檢查時，檢查反吹氣源壓力是否在正常范圍內。手動反吹時，將系統切至維護狀態進行反吹。自動反吹是在PLC控制系統中設置好反吹時間并將測量數據進行保持，不會因反吹而發生控制系統調節異常或者設備損壞。煙氣分析儀需要定期進行零點和量程標定。CEMS監測站房都配有每種被測介質因子的高中低三種濃度的標準氣體和高純氮，標定完畢通入另一濃度的標準氣進行比對。標定周期為每半年至少一次。自動零點校準根據現場設備實際情況設置為8-12個小時自動進行一次零點標定，避免出現零點漂移，保證分析測量的準確性。在分析儀和標準氣體的選擇方面要注意，分析儀量程要根據煙氣中所測介質因子的設計濃度來選擇，量程不應超過污染源排放允許限值的兩到三倍，保證煙氣分析儀所測量數據的準確度；標準氣體的選擇要根據分析儀的量程和所測介質因子通常濃度來選擇，不宜過高或者過低（量程的80%-100%以內）。上位機、PLC及數據采集儀的量程設置應保持一致。煙氣在線監測系統作為一個重要監控系統，其復雜程度不小，系統內部環環相扣，每一個小故障都可致整個系統出現大問題。檢查粉塵儀電源是否正常、粉塵儀是否損壞；檢查探頭鏡片是否潔凈，否則進行清潔處理；吹掃壓縮空氣是否正常投入。流量異常一般是流量低于正常值或無流量顯示。檢查轉子流量計是否存在卡塞；轉子流量計正常，則檢查整個取樣管路是否漏點或堵塞。根據監控系統流程，任一環節故障均會導致測量數據異常。當出現數據異常的情況，根據實際情況，做出初步判斷，從故障可能性最大的部件開始進行逐項排查，直至設備運行正常。出現氧量測量值高出正常值時，檢查取樣管路是否存在泄漏；氧量低或者無顯示時檢查氧量傳感器是否正常，否則予以更換。煙氣分析儀損壞除設備老化以外，多為樣氣預處理不好導致。對分析儀進行維修或更換，同時需檢查采樣管線加熱情況和預處理設備工作情況。煙氣分析儀的零點或量程漂移不會直觀表現出來，只能通過比對分析，判斷是否出現零點或量程漂移。檢查取樣探頭及伴熱管線加熱裝置工作是否正常；反吹取樣管路，排除管路中的水分。由于歐美發達國家使用CEMS比較多，碳中和又是發達國家首先提出來的，因此在全球相互協調的大背景下，未來碳排放的監測標準更傾向于CEMS。對于中國來說，今后推廣CEMS碳排放監測的預期還是比較強的，這也是國內未來發展趨勢。
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