1. 什么是碳监测？
碳监测是指通过综合观测、数值模拟、统计分析等手段获取温室气体排放强度、环境中浓度生态系统碳汇以及对生态系统等碳源汇等状况及其变化趋势信息，为应对气候变化研究和管理工作提供支撑。
碳监测的主要监测对象为《京都议定书》和《多哈修正案》中规定控制的7种人为活动排放的温室气体，包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟化碳（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF6）和三氟化氮（NF3）。
2. 为什么要进行在线碳监测？
通过碳监测，服务国内减排控制，支持督促各层级落实减污降碳、源头治理要求；服务国际履约，支持国家温室气体清单编制和国际谈判；主动适应气候变化需求，加强气候变暖对我国承受力脆弱地区影响的观测和评估等。
简单来说，国际通用指南碳核算报告主要是基于活动水平和排放因子的乘积计算温室气体排放量，而碳监测是结合大气中温室气体浓度监测数据推算温室气体排放量，可以推动完善核算体系，也可以对核算结果进行协同校核，是碳排放权交易的重要支撑。同时依托现有环境空气监测网络，能够为推动重点地区双碳路径提供支撑。
3. 碳排放监测的方法有哪些？
目前碳排放的监测方法，分为两种。一种是核算法，一种是在线监测法。
核算法也叫物料核算法，目前中国主要采用此方法。核算法是根据煤炭等燃料的使用量多少，来推测出碳排放量。欧洲是核算法和在线监测法并列，美国则重点使用在线监测法。在线监测法也叫CEMS (Continuous Emission Monitoring System），指对大气污染源排放的气态污染物和颗粒物进行浓度和排放总量连续监测，并将信息实时传输到主管部门的装置。这也就是我国发布的《核算指南》中提及的温室气体量化方法中除了排放因子法、物料衡算法之外的在线监测法。
核算法与CEMS相比，测量误差较大，且容易造假。由于欧美发达国家使用CEMS比较多，碳中和又是发达国家首先提出来的，因此在全球相互协调的大背景下，未来碳排放的监测标准更倾向于CEMS。对于中国来说，今后推广CEMS碳排放监测也是国内未来发展趋势。
4. 在线碳监测主要包括哪些方面？
从源汇角度看，碳监测主要包括温室气体排放强度、环境浓度和碳汇状况等三个方面，分别是对空气中温室气体增加、现状、减少的监测。
温室气体排放强度监测方面，主要指手工或自动监测手段，对能源活动、工业过程等典型源排放的温室气体进行监测的行为。政府层面发布了CO2、CH4、烟气流量等指标的国家标准监测方法，持续推动现场监测和自动监测技术研发和标准化，统一监测评价；
环境浓度监测方面。我国自2008年起陆续建成16个国家背景监测站，其中11个站点能实时监测CO2和CH4，部分背景站还开展了N2O监测。在具备条件的福建武夷山、四川海螺沟、青海门源、山东长岛、内蒙古呼伦贝尔等5个站点完成了温室气体监测系统升级改造，改造后CO2、CH4监测精度达到世界气象组织全球大气监测计划（WMO/GAW）针对全球本底观测提出的要求。此外，2011-2015年在31个省会城市开展了城市尺度温室气体试点监测。
生态系统碳汇监测方面。依靠现有生态监测业务体系，一是建立了土地生态类型及变化监测业务，基于卫星遥感辅助地面校验技术手段，每年完成我国陆域范围内土地利用现状及动态监测。二是探索开展生态地面监测，在典型生态系统布设监测样地，开展生物量、植物群落物种组成、结构与功能监测。
5. 碳排放源的监测主要应用于哪里？
排放源的监测主要分为二氧化碳监测和甲烷监测。二氧化碳（CO2）的排放监测主要依托连续监测技术，即通过对排放口二氧化碳浓度和排气流量开展自动检测，实时连续监测二氧化碳的排放量变化，目前该技术在欧美有成熟运用，在我国处于试点研究阶段。
甲烷排放主要来自于能源生产，比如石油、天然气、煤炭开采过程中的甲烷逃逸，往往依托于挥发性有机物泄露检测协同开展监测，估算泄露排放水平。煤炭井工开采过程中的监测主要采用甲烷连续监测手段开展，露天开采、废弃煤矿和矿后活动多基于产品产量进行估算。
综合考虑，首期试点工作选取对火电行业、钢铁行业重点开展CO2排放监测试点，对石油天然气开采、煤炭开采行业重点开展CH4排放监测试点，对废弃物处理行业统筹开展CO2、CH4和N2O排放监测试点。
6. CEMS监测系统测量原理是什么？
烟气在线监测系统（CEMS）是许多大型工厂正常运行和环保数据监测传输的重要在线监测系统，主要应用在火力发电、供热锅炉、水泥建材和金属冶炼等行业。CEMS主要由烟气成分分析单元，烟尘浓度监测单元，流量监测单元，数据采集、处理及控制单元组成。主要监测参数为SO2、NOx、O2以及烟气流速、温度、压力、湿度、粉尘浓度等。
尽管当前成熟的气体分析技术很多，但是适用于碳监测的测量方法主要有紫外荧光法和红外吸收法，根据测量原理可分为全程伴热紫外差分吸收光谱法、冷凝非分光红外吸收光谱法和高温红外非分光吸收光谱法。
| 测量原理 | 优劣比较 | 企业 |
| 全程伴热紫外差分吸收光谱法 | 量程大，漂移小，对预处理要求不高，耐用，不产生酸性气体 | 聚光科技、蓝盾光电 |
| 冷凝非分光红外吸收光谱法 | 量程小、漂移大、受流量影响大，不稳定，需对烟气进行预处理，易受背景气体、水分、粉尘干扰 | 岛津、西门子、宇星 |
| 高温红外非分光吸收光谱法 | 响应慢、易受背景气体、水分、粉尘干扰 | 西克麦哈克 |
7. 在线碳监测的实施难点在哪里？
相对于常规的污染物监测，碳监测的技术难点主要对于监测数据的准确度要求较高。
在环境浓度检测方面，GAW监测网为例，其对背景空气CO2在线监测的可比性要求为0.1ppm，而室外空气中CO2浓度在400ppm左右，这就要求两套监测系统间结果差异要低于万分之2.5。
在排放监测中，温室气体排放形式更为复杂，且不同于常规污染物监测，温室气体需要关注其排放总量，所以对于排放气体流量监测要求较高。但目前由于废气排放流速不均，检测设备难以实现溯源和校准，导致流量监测的准确性难以保证。
部分温室气体监测存在较大难度，如碳14同位素为指示CO2来源的重要同位素，但由于其不是稳定同位素，浓度极低，往往对与仪器精度、人员、场地要求较高。
8. 目前我国的在线碳监测发展在什么水平？
我国目前依托现有的烟气CEMS系统在稳步推进碳监测，生态环境部正在开展试点方案。
城市层面，综合考虑城市的能源结构、产业结构、城市化水平、人口规模、区域分布等因素，选取唐山、太原、上海、杭州、盘锦、南通等16个城市，分基础试点、综合试点和海洋试点三类，开展大气温室气体及海洋碳汇监测试点。
重点行业层面，选择火电、钢铁、石油天然气开采、煤炭开采和废弃物处理五类重点行业，国家能源集团、中国宝武、中国石油、中国石化、光大环境等11个集团公司开展温室气体试点监测。
监测技术方面目前碳监测技术成熟，可覆盖全部七大温室气体的监测要求。
结语：
目前碳监测尤其是碳排放在线监测可能是未来国内外碳市场重要的数据支撑，而我国在碳监测技术方面已经具备成熟的监测技术，有望进行先试点后推广的发展态势，逐步完善相关的标准法规，统一监测方式，建立起涵盖排放源、环境浓度、生态系统碳汇三大维度的监测体系网络，具有广阔的发展前景。
参考文章：
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/403059086碳监测以及逻辑分析
- 2021年中国碳市场正式启动及碳监测技术发展空间研究报告
