一种土壤气体排放通量测试仪

技术领域

本发明涉及一种测试仪，具体涉及一种土壤气体排放通量测试仪，属于环境监测技术领域。

背景技术

土壤排放是重要的温室气体来源，如在厌氧环境下含氮和含硫化合物被某些微生物转化为氧化亚氮和硫化氢气体。因此准确测量土壤气体的排放通量除了能更好的研究生态系统中的生物化学过程外，也能更好地评估土壤排放对于全球气候变化的间接影响。

土壤排放通量的大小主要受土壤内生物化学过程所影响，在不同温度湿度条件下差别很大，因此往往具有显著的季节特征和昼夜特征。在实际测量过程中，更是受到近地面风速的影响。当近地面风速较大时，近地面的气体浓度较低(由于稀释作用)，导致土壤内部至空气界面的浓度梯度较大，在这种情况下，往往具有较高的通量测量结果。当近地面风速较低时，空气界面累积的气体会抑制土壤中气体的排出，往往具有较低的通量测量结果。

目前已有的通量测量方法，包括静态通量箱或动态通量箱，往往没有考虑到风速对土壤排放通量的影响，因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种土壤气体排放通量测试仪，该技术方案可以根据环境风速变化，改变通量箱内气流的变化，更为真实准确地测量土壤排放通量。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种土壤气体排放通量测试仪，所述测试仪包括气体检测仪，用于测量从土壤中排放的气体物质，如氧化亚氮、硫化氢等；

通量箱，主要安放于土壤表面，通量箱下方有一块固定面积的通道，用以收集土壤排放的气体；

动力组件，用以提供气体运动的动力；

风速仪，用以测量近地面风速；

数据处理器，用以接受风速仪测得的风速数据；

流量控制器，接收数据处理器发来的信号，控制管路中的抽气流量；

以及三通管路，

所述气体检测仪测量待测位置的风速后传递到数据处理器，经过数据处理器处理后传输到流量控制器，所述流量控制器通一通连接动力组件，另一端通过三通同时连接气体检测仪和通量箱。

作为本发明的一种改进，所述通量箱包括通量箱箱体，其中箱体的两侧分别设置有进气口和出口，箱体内部设置有层流器。

作为本发明的一种改进，所述动力组件设置为气泵或者压缩空气吹入装置。

作为本发明的一种改进，所述层流器装置由多个阵列式的孔型结构构成。

作为本发明的一种改进，通过通量箱的气体流量是变化的，且这种流量变化是根据风速仪测量结果经过数学关系换算而来，根据下式计算通过通量箱的总空气流量Q

Q

其中v是近地面平均风速，A为通量箱进气口截面积，α为修正系数。

流量控制器控制传输流量从而改变通过通量箱的总空气流量，根据下式计算传输流量Q

Q

其中Q

所述的土壤气体排放通量测试仪工作模式如下：

设备运行开始时，由风速仪测量待测位置的风速，该风速信息被记录至数据处理器。随后数据处理器将风速数据与通量箱2的实际尺寸相结合，进行计算得到应通过通量箱的总空气流量Q

相对于现有技术，本发明具有如下优点，可以根据环境风速变化，对应地改变通量箱内气体流量，从而对通量箱内气体流速进行调整，使得通量箱内气体流速接近通量箱外近地面风速，且能通量箱内气体流速变化接近通量箱外近地面风速变化，减少固定气体流速的条件对被测土壤气体排放的影响，更为真实准确地测量土壤排放通量。

附图说明

图1为本发明所述的土壤气体排放通量测试仪原理图。

图2为本发明所述的动态通量箱示意图。

图中：1-气体检测仪，2-通量箱，3-气泵，4-风速仪，5-数据处理器，6-流量控制器，7-三通管件，8-进气口，9-通量箱箱体，10-通量箱出口，11-层流器。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1，一种土壤气体排放通量测试仪，所述测试仪包括气体检测仪1，用于测量从土壤中排放的气体物质，如氧化亚氮、硫化氢等；

通量箱2，主要安放于土壤表面，通量箱下方有一块固定面积的通道，用以收集土壤排放的气体；

动力组件3，用以提供气体运动的动力；

风速仪4，用以测量近地面风速；

数据处理器5，用以接收风速仪4测得的风速数据以及向流量控制器6发送控制信号；

流量控制器6，接收数据处理器5发来的信号，控制管路中的抽气流量；

以及三通管路7，

所述风速仪4测量待测位置的风速后传递到数据处理器5，经过数据处理器5处理后传输到流量控制器6，所述流量控制器一端连接动力组件3，另一端通过三通同时连接气体检测仪1和通量箱2。所述通量箱包括通量箱箱体，其中箱体的两侧分别设置有进气口和出口，箱体内部设置有层流器，所述动力组件设置为气泵3或者压缩空气吹入装置，

所述层流器装置由多个阵列式的孔型结构构成。

所述的土壤气体排放通量测试仪工作模式如下：

设备运行开始时，由风速仪4测量待测位置的风速，该风速信息被记录至数据处理器。随后数据处理器5将风速数据与通量箱2的实际尺寸相结合，进行计算得到应通过通量箱2的总空气流量Q

实施例2：

以测量土壤中氧化亚氮排放通量为例，气体采样仪1测量氧化亚氮的时间分辨率约为1秒。风速仪4测量风速的时间分辨率也为1秒。本发明调整一次的特征时间设为1分钟。在0-10秒范围内，获得风速仪4的风速并进行算数平均，根据内置的计算方法转化为通过通量箱2的总空气流量Q

实施例3：

动态通量箱的设计以图2所示为宜。箱体9主体平放在土壤上，箱体下方有固定面积的通道与土壤平面相连，空气气流从进口8横向进入，经过层流器11后变为层流状态，横向气流正好与土壤平面平行，模拟近地面的气流方向。空气携带土壤排放的气体一起从通量箱10出口流出，并进入下游的气体采样仪1得到测量。层流器11由多个尺寸一致的孔型通道构成，主要作用是使气流保持更好的层流状态。

实施例4：

通量箱2的总空气流量Q

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。