甲烷團簇同位素是區分甲烷排放源、追溯生成環境溫度、厘清油氣、濕地、凍土等生源與非生源甲烷循環過程的關鍵指標，但傳統 IRMS 設備檢測流程繁瑣、樣品耗量大、檢測周期漫長，且難以高效區分低豐度團簇同位素分子信號。本研究聯合 Aerodyne 研發團隊優化中紅外激光光路、氣體吸收池結構與光譜擬合算法，針對性調制激光器工作波段，精準拆分 Δ13CH?D 與 Δ12CH?D?微弱紅外吸收譜線，規避常規光譜檢測中的峰重疊干擾。整套檢測體系大幅縮減樣品消耗量，單組樣品測試時長相較于質譜法縮短70% 以上，同時穩定提升測量重復性與長期精度，可滿足微量甲烷氣體樣品的連續觀測需求。

本文研究通過標準氣體梯度標定、不同成因甲烷樣品比對測試，驗證了該 TILDAS 儀器系統的可靠性。設備可穩定捕獲不同溫度和壓力條件下甲烷團簇同位素分餾特征，實測數據與同位素質譜經典結果具備良好一致性。相較于大型同位素質譜，Aerodyne 這套激光光譜設備運營維護成本更低、體積小巧緊湊，既能夠放置于實驗室開展批量樣品前處理檢測，也可搭載于野外站點實現大氣甲烷原位實時同位素觀測。實驗成果補全了激光光譜技術在團簇同位素領域的應用體系，拓展了 Aerodyne 同位素儀器的適用范疇，為濕地碳循環、油氣勘探溯源、大氣溫室氣體源匯解析等方向提供了輕量化、高效的新型檢測手段，也為后續氫同位素、碳同位素同步聯用檢測奠定了方法基礎。

這是客戶定制化的系統多路進樣系統，通過閥9和VICI選擇閥進氣。采用螺桿泵與渦輪分子泵依次串聯工作，完成腔體抽真空作業。

這是吸收池在7.5 Torr壓力條件下，純甲烷在激光1、激光2 掃描波段范圍內的吸收光譜實測數據（散點）與擬合曲線（實線），實現擬合，測量精度有保證。

這是不同吸收池壓力（即不同甲烷樣品進樣量）條件下，各同位素δ值對應的艾倫 - 韋爾偏差曲線。

綜上所述，相對于 IRMS技術，Aerodyne 公司定制化中紅外 TILDAS 可調諧激光吸收光譜同位素檢測系統，建立了一套高靈敏、快速測定甲烷兩類團簇同位素 Δ13CH?D、Δ12CH?D?的全新分析方案，突破了傳統同位素質譜儀在甲烷團簇同位素檢測中的諸多局限。分析速度快，自動化程度高，適合大批量樣品。測量精度高。系統操作簡單，測量方式可按實際需求自行定制，精度媲美IRMS。

Aerodyne雙激光同位素系統：

可測量δ13CH4、CH4中的δ12CH3D或可測量δ13CH4、CH4中的δ12CH3D、δ13CH3D

Aerodyne雙重團簇同位素監測儀離散樣品精度指標：

所有測量結果均經過工作參考氣歸一化校正，該歸一化耗時已計入標注的總測量時長內。工作參考氣的氣體配比濃度、腔體壓力以及基體組分均與待測樣品保持相近。

甲烷 Δ13CH?D、Δ12CH?D?團簇同位素研究的相關突破，不只是儀器分析手段的迭代升級，更打通了氣候治理、大氣碳循環、油氣勘探、微生物地球化學、極地凍土研究等多個領域的研究瓶頸，補全了全球甲烷收支解析體系。隨著理論和分析技術的進步，這個新視角和新技術（TILDAS）為全球應對氣候變化、能源資源開發提供了不可替代的新型技術工具。