一种温室气体恒压采集装置、方法及其排放通量计算方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种温室气体恒压采集装置，包括硬质箱，硬质箱下部开口，硬质箱内设置有柔性气袋，柔性气袋上连接有排气管，排气管密封穿过硬质箱，硬质箱上密封设置有气体采集管，气体采集管上设置有手动气体阀门。本发明专利技术还公开一种温室气体恒压采集装置的采集方法以及基于采集方法的温室气体排放通量计算方法。本发明专利技术提供的一种温室气体恒压采集装置、方法及其排放通量计算方法，成本较低，测量方式简单，同时能够减小温室气体排放通量的计算误差。误差。误差。

【技术实现步骤摘要】
一种温室气体恒压采集装置、方法及其排放通量计算方法


[0001]本专利技术涉及一种温室气体恒压采集装置、方法及其排放通量计算方法，属于环境检测


技术介绍

[0002]生态系统温室气体排放是大气温室气体重要的源头，特别是水稻和湿地等厌氧环境排放了大量的甲烷。研究不同生态系统类型的温室气体排放速率是控制温室气体排放的关键。
[0003]目前，温室气体研究过程中主要采用静态箱法测定排放速率，基本原理为：用已知容积和底面积的密封无底箱体将要待测定的地表或者水面罩起来，形成密闭环境，每隔一段时间抽取采集箱体内气体，采集后的气体经过存储运输，回到实验室分析得出相关的数据，计算被罩表面地
‑
大气间气体的交换速率。因此在温室气体观测过程中需要采集体积较多的气体，但是容积固定的静态箱内部气压会随着多次抽取观测气体而不断降低，导致土壤孔隙或者水体中溶解的气体在箱内因负压作用，加速向箱内排放，这种变化在小体积采样箱的应用过程中尤为明显。同时也违背了通量计算过程中箱内气压恒定的假设。为了解决这些问题目前主要有以下几个途径：
[0004](1)通过增加采样箱子的体积以减少气体抽取过程中气压的变化。但是这增加了箱体制作的成本，同时也稀释了箱内的温室气体浓度，过渡稀释的气体会增加气体检测过程中的误差。
[0005](2)采用便携式设备现场从静态箱内抽取气体分析后再排放回箱体内部。这种方法主要是需要提供价格昂贵的便携式温室气体检测装置，且设备需要提供电源不能适应野外艰苦的环境。同时受到检测设备对多个温室气体检测能力的限制，一种仪器只能检测1
‑
2种温室气体。在野外环境下还存在设备意外落水、仪器吸入过量水汽、高温影响设备检测精度等等问题的影响。因此目前该方法在野外监测使用较少。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种温室气体恒压采集装置、方法及其排放通量计算方法，成本较低，测量方式简单，同时能够减小温室气体排放通量的计算误差。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种温室气体恒压采集装置，包括硬质箱，所述硬质箱下部开口，所述硬质箱内设置有柔性气袋，所述柔性气袋上连接有排气管，所述排气管密封穿过所述硬质箱，所述硬质箱上密封设置有气体采集管，所述气体采集管上设置有手动气体阀门。
[0009]所述硬质箱的形状为正方体，所述硬质箱由五块亚克力材质板组成，相邻所述亚克力材质板之间通过PVC胶粘接。
[0010]所述柔性气袋为聚脂臭气袋。
[0011]一种温室气体恒压采集装置的采集方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0012]将柔性气袋内气体完全排放出去；
[0013]在被测大气中晃动硬质箱，使硬质箱内部的气体与测定区域环境大气进行充分交换；
[0014]将硬质箱插入土壤或者水体中一段深度，让箱体与地面或者水面形成一个完全封闭的气体空间；
[0015]分别在硬质箱放置后若干个采样时间点，从气体采集管中抽取气体样本，总的气体样本采样体积小于柔性气袋体积；
[0016]将气体样本进行存储、运输、利用气象色谱对气体样本浓度进行测定。
[0017]硬质箱插入土壤或者水体深度为5～10cm。
[0018]采样次数为四次，采样时间点分别为0s，ts，2ts和3ts，t为采样间隔时间。
[0019]一种温室气体恒压采集装置的排放通量计算方法，基于温室气体恒压采集装置的采集方法，包括以下步骤：
[0020]分别计算四个采样点对应硬质箱内部目标温室气体质量和现有气体样品中目标温室气体质量之和，分别记为m1’
,m2’
,m3’
和m4’
；
[0021]利用m1’
,m2’
,m3’
和m4’
与测定时间0，t，2t和3t进行线性回归，计算得到斜率
△
m/
△
t；
[0022]将斜率
△
m/
△
t除以硬质箱的底面积A，计算得到温室气体的排放通量F，
[0023]m1’
,m2’
,m3’
和m4’
的计算方式如下：
[0024][0025][0026][0027][0028]其中c1,c2,c3,c4表示0，t，2t和3t时采气时刻箱子内部目标温室气体的浓度，P表示静态箱内部的压强，为外界大气实际压强，T表示静态箱内部气体的绝对温度，V表示静态箱内的气体体积，P0表示标准状态下的大气压强，T0表示标准状态下气体的绝对温度，V0表示标准状态下气体的摩尔体积，M表示为目标温室气体的摩尔质量。
[0029]本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种温室气体恒压采集装置、方法及其排放通量计算方法，通过将柔性气袋设置为聚酯气袋，能够避免静态箱采集气体过程中因为气体抽取导致的气压降低，进而改变土壤或水面温室气体实际排放温室气体的速率的情况，以及能够避免温室气体计算过程中气压变化导致的系统误差；本专利技术中聚酯气袋作为柔性气袋，具有质量轻厚度薄的特点，柔性气袋能够根据采样体积增加与其相同的体积，有效解决
了采用平衡气体和静态箱采集气体过程中气体抽取导致气体体积的变化，能够提高温室气体排放通量的计算准确性；本专利技术中聚酯气袋对气体具有低吸附，低气体渗透率和无味无污染的特性，避免了气袋对目标温室气体的大量吸附和和采样过程中气体透过气袋渗透泄露的问题；本专利技术不需要昂贵的气体分析设备和容积过大的采样装置，利用小型静态采样箱子配合平衡气体就可以在野外进行快捷快速的温室气体采集。并且保证采气过程中箱内气压的恒定。
附图说明
[0030]图1是本专利技术中一种温室气体恒压采集装置的结构示意图。
[0031]图中附图标记如下：1
‑
排气管；2
‑
气体采集管；3
‑
柔性气袋；4
‑
硬质箱。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本专利技术作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0033]如图1所示，本专利技术公开一种温室气体恒压采集装置，温室气体采集装置包括硬质箱4、柔性气袋3、排气管1和气体采集管2，其中气体采集管2上设置有手动气体阀门。硬质箱4的形状为正方形结构，下部开口设置。硬质箱4用于放置地表或者水面上方的植被其体积不可改变。利用5块透明或者不透明亚克力材质板组合硬质方形箱的顶部和前后左右箱体，并用PVC胶粘接。在顶部板子上开4mm的小孔，插入一根PU材质的软管作为排气管1，并用中性玻璃胶密封箱体与软管间的缝隙。然后在气袋用排气管1位于硬质方形箱4内部的区域连接一个柔性气袋3。相比于柔性气袋采用医用引流袋、医疗器械或者兽用器械中的输液袋、肠道冲洗袋或者园林绿化行业给树木输送营养液的输液袋。本实施方式柔性气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温室气体恒压采集装置，其特征在于：包括硬质箱(4)，所述硬质箱(4)下部开口，所述硬质箱(4)内设置有柔性气袋(3)，所述柔性气袋(3)上连接有排气管(1)，所述排气管(1)密封穿过所述硬质箱(4)，所述硬质箱(4)上密封设置有气体采集管(2)，所述气体采集管(2)上设置有手动气体阀门。2.根据权利要求1所述的一种温室气体恒压采集装置，其特征在于：所述硬质箱(4)的形状为正方体，所述硬质箱(4)由五块亚克力材质板组成，相邻所述亚克力材质板之间通过PVC胶粘接。3.根据权利要求1所述的一种温室气体恒压采集装置，其特征在于：所述柔性气袋(3)为聚酯气袋。4.一种权利要求1到3任一项所述温室气体恒压采集装置的采集方法，其特征在于：包括以下步骤：将柔性气袋内气体完全排放出去；在被测大气中晃动硬质箱，使硬质箱内部的气体与测定区域环境大气进行充分交换；将硬质箱插入土壤或者水体中一段深度，让箱体与地面或者水面形成一个完全封闭的气体空间；分别在硬质箱放置后若干个采样时间点，从气体采集管中抽取气体样本，总的气体样本采样体积小于柔性气袋体积；将气体样本进行存储、运输、利用气象色谱对气体样本浓度进行测定。5.根据权利要求4所述的一种温室气体恒压采集装置的采集方法，其特征在于：硬质箱插入土壤或者水体深度为5～10cm。6.根据权利要求4所述的一种温室气体恒压采集装置的采集方法，其特征在于：采样次数为四次，采样时间点分别为0s，ts，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐彦森，徐诗韵，陈丽涵，刘硕，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：