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PicarroPGHA5SF土壤呼吸通量观测系统

作者: 天诺基业时间:2016.07.14

 

一、概述

      土壤是温室气体产生的重要排放源,深入了解三种主要温室气体的土壤排放机制以及影响因素,对控制土壤温室气体排放、遏制地球温室效应有重要意义。
      PGHA5SF土壤温室气体通量及同位素观测系统能完美的适应了科研工作者的需要,能进行精确、自动、重复的自动化测量5种温室气体通量,可在恶劣的环境中无人值守长期连续监测土壤温室气体排放,也可观测同位素的丰度。用户可选择多种测量模式和呼吸室,设置不同的测量参数,适合更多的测量研究工作。

二、 设计依据
1、 《地面气象观测规范》
2、 《气象仪器和观测方法指南》
3、 《农业气象观测规范》


三、 系统组成、功能及指标
      系统采用土壤呼吸室+高精度多组份分析仪,通过多路阀实现多点的自动连续监测,实现通量与关键环境要素的耦合监测。
      系统采用密闭动态箱法,呼吸罩自动关闭前,抽气泵打开,用背景浓度的空气冲刷整个气路。之后气室自动关闭,测量过程中,将气室和分析仪连成闭合回路,气室内目标气体浓度随时间增大,通过测量得到目标气体浓度差随时间的变化速率Δc/Δt,自动计算出目标气体通量值。
      可以与PICARRO的各种温室气体分析仪或同位素分析仪兼容,测量CO、CO2、CH4、N2O、NH3、H2O等气体通量,还可测量CO2、CH4气体中同位素的δ13C气体通量以及气体N2O中δ15Nα 、δ15Nβ和δ15N同位素通量。


(一) 土壤呼吸室
土壤呼吸室采用加拿大FORERUNNER公司的AC001土壤呼吸室,产品小巧、携带方便,可集成温湿度测量探头,低功耗设计,可在无人值守的野外站长期使用。
1、 气体输送管线伴热至40度,避免气体损失;
2、 呼吸室容量:1725 cm3;
3、 呼吸室表面积:182.4 cm2
4、 密封板直径:15.24cm;
5、 高度(打开):40cm;
6、 电压:12VDC
7、 功率(运动):8W
8、 功率(闲置):1W
9、 质量:2kg
10、 呼吸室材料:铝
11、 电连接器:尼龙
(二) 多路控制器
多路控制器内部安装12路控制阀,可通过软件控制多路阀实现多个呼吸室的连续测量,最多可切换12个呼吸室。

(三) 温室气体分析单元
温室气体分析仪采用Picarro公司生产的五组分高精度分析仪,此分析仪是全球唯一一台能同时测量五组分气体的分析仪。
分析仪采用基于时间域第四代波长扫描光腔衰荡光谱技术(WS-CRDS),此原理是将待测气体的浓度与被测气体特征波长在气室中衰减的时间建立线性关系,测量气体的浓度。而波长扫描光腔衰荡光谱(WS-CRDS)技术通过在光学腔内通过镜片反射建立长达20千米的光程,这样可以在极短的时间内监测到ppb 水平甚至ppt 水平的气体。
(四) 供电单元
系统具有两种供电模式:一是220V/50Hz供电。供电系统配有过流保护装置,UPS用于为分析仪和开关电源供电,保证系统在断电的情况下,能工作15分钟;二是采用磷酸铁锂电池模块做为蓄电模块,具有安全、环保、大容量、无记忆效应等优点。
采用48Vdc/50A电池,能保证三小时的连续工作。

四、 系统特点
1、 系统最多可同时测量CO2、CH4、N2O、NH3和H2O。
2、 主机可更换,设备无缝衔接Picarro全系列痕量气体和稳定同位素分析仪。
3、 呼吸室采用双密封设计,减少气体的泄露。
4、 呼吸室具有独特通风设计,避免周围环境对测量精度的影响。
5、 集成两个外部接口,可集成土壤温度、湿度探头。
6、 采用高精度、高稳定性的温室气体及同位素分析仪,测量可达到ppb级的精度。
7、 采用多路切换,同时测量十二路土壤呼吸通量。
8、 系统配有土壤通量自动计算软件,可自动计算各个呼吸室测量的土壤呼吸通量。
 

应用领域
★ 全球碳、氮、水循环研究,为碳交易提供准确的数据来源
★ 与气候变化数据相结合,研究温室气体排放对气候变化的影响
★ 对土壤温室气体的影响因子及调控机制进行研究
★ 不同作物或耕作类型或杀虫剂以及施肥对土壤温室气体排放的影响
★ 土壤学微生物、土壤污染的恢复研究