过去几年里，在水平钻井和水力压裂技术支撑下，北美地区天然气的产量有了显著的增加，但由此产生的环境影响依然存在较大的争议。

移动PTR-MS

近来，为研究油气井排放物对环境的影响，Aerodyne的研究人员们在美国一个油气产区部署了一台车载Vocus 2R PTR-TOF仪器。该仪器安装在Aerodyne移动实验室 (AML)内，同时配置了可调谐红外直接激光吸收光谱仪（TILDAS）来观测甲烷和乙烷。车载PTR-MS的数据除了提供挥发性有机物（VOCs）的排放量，同时也能帮助鉴别甲烷的排放源头。通常来讲，甲烷背景浓度较高且排放源众多，这使得其溯源分析相对较难。当废气从油气井排出后，在大气的稀释作用下，其烟羽中所含VOCs浓度会迅速降低，因此精确的的测绘VOCs分布需要检测仪器具有极低的检测限，而这正是本研究中所采用的Vocus PTR-MS的标志性分析特性之一。

示踪排放方法 

在油气井公司的配合下，Aerodyne团队在油气井场设置了双示踪排放点。双示踪通量比观测法参照示踪装置的已知排放量，能定量测量化学物质的泄露量[Allen et al., 2013; Lamb et al., 1995; Mitchell et al., 2015; Roscioli et al., 2017; Roscioli et al., 2015; Yacovitch et al., 2017]。

示踪排放装置包括：一罐无害的挥发性示踪气体，该气体的挥发量是可控制和已知的；一个气体质量流量控制器，用来精确的测量挥发性气体的挥发量；一个GPS装置，用于精确记录排放点的坐标。通过驾驶移动实验室AML来追踪油气井下风方向的示踪气体，连续测量并计算其实时稀释倍数，据此Aerodyne团队能够计算出油气产区不同生产装置泄露的气体浓度。更多关于本节方法说明，请查看Aerodyne之前发表的相关文献 [a, b, c]。

Aerodyne移动实验室（AML）在50 千米/小时以下的时速下，其搭载的Vocus PTR-TOF对油气井排放物进行连续观测。Vocus PTR-TOF数据存储频率为1谱/秒，对应于空间分辨率为14米或更佳。Vocus PTR-MS的采样进口位于AML前段，经过一段两米的长的Teflon管，每分钟采样量为五标准升。采样数据通过Tofware分析软件进行后处理。

在油气井下风处0.5到2千米的距离，Vocus PTR-TOF测得10-100 ppt的苯，二甲苯，甲苯和其它挥发性有机物（VOCs）。

油气井排放结果

图中显示了在一个油气场遭遇到的废气烟羽测量结果。此次烟羽排放中，苯对甲烷和乙烷的摩尔排放率分别为0.8和3.8ppt/ppt.

车载Vocus PTR-TOF在油气井产区遭遇到的废气烟羽。左上角：乙烷浓度着色的车辆行走轨迹。左下角：苯与甲烷浓度的散点图，充分证明了两种物质的共同来源。右边： Vocus测得的苯的浓度变化趋势与天然气井烟羽中的甲烷完全一致。值得注意的是，苯的浓度变化过程只持续了15秒，充分证明了Vocus PTR-TOF的高频采样率和高灵敏度对于通量测量实验的不可或缺性。