專利名稱：溫室氣體測定儀及測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)和地球科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種溫室氣體測定儀制造及其測定溫室氣體的方法。
背景技術(shù)：
溫室氣體包括C02、CH4,隊(duì)0、氟烷烴類、硫烷烴類等。最常見的溫室氣體是CO2,由于在玻璃溫室中含有大量的CO2,當(dāng)太陽白天照射玻璃溫室后，由于CO2能夠吸收陽光中的長波光，到了夜間，能輻射出短波光，導(dǎo)致玻璃溫室內(nèi)氣溫升高的現(xiàn)象稱為溫室氣體和溫室效應(yīng)?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)能產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體除了(X)2外還有CH4、隊(duì)0、氟烷烴類、硫烷烴類等。 而CH4、N2O的增溫效應(yīng)比(X)2更大，分別是(X)2的19-21倍和觀0-310倍。CO2可由人類和動物的呼吸產(chǎn)生，化工廠、肥料廠、發(fā)電廠等工廠燃燒有機(jī)物和礦石燃料及汽車、飛機(jī)、火車等尾氣排放產(chǎn)生，農(nóng)田、垃圾場、牛奶場、畜禽場等有機(jī)物好氧分解產(chǎn)生；CH4可由水田、濕地、湖泊、牛奶場、畜禽場、垃圾場等有機(jī)物等厭氧分解產(chǎn)生，也可由動物胃內(nèi)和腸道厭氧菌分解產(chǎn)生A2O由農(nóng)田過量施用氮肥進(jìn)行微生物氧化產(chǎn)生。溫室氣體的大量產(chǎn)生導(dǎo)致全球氣溫上升，冰雪消融，海平面上升，陸地面積減小， 氣溫異常，極端天氣及天災(zāi)頻發(fā)，影響農(nóng)作物生產(chǎn)和動物生長以及人類生存環(huán)境，已經(jīng)引起各國科學(xué)家和政府部門的重視。農(nóng)田溫室氣體的產(chǎn)生已經(jīng)成為目前地球上溫室氣體的重要來源，受到世界各國的關(guān)注。目前農(nóng)田溫室氣體的測定方法大多采用靜態(tài)箱法，費(fèi)時(shí)、肥力、費(fèi)錢、費(fèi)工，完全不適應(yīng)國際上溫室氣體減排的要求。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明目的在于提供一種溫室氣體測定儀及其測定溫室氣體的方法， 為研究溫室氣體的產(chǎn)生和節(jié)能減排提供快速檢測手段。技術(shù)方案溫室氣體測定儀，包括U型刻度計(jì)量管、氣體收集裝置和洗氣瓶，氣體收集裝置底部開放，第一 U型刻度計(jì)量管與氣體收集裝置管道連接，各洗氣瓶均設(shè)有進(jìn)氣口和排氣口，洗氣瓶a與氣體收集裝置串聯(lián)；洗氣瓶b和洗氣瓶c的進(jìn)氣口與氣體收集裝置并聯(lián)后，其排氣口與第三U型刻度計(jì)量管并聯(lián)；洗氣瓶d與洗氣瓶e與氣體收集裝置依次串聯(lián)，洗氣瓶e的排氣口與第四U型刻度計(jì)量管連接；其中洗氣瓶b和洗氣瓶c內(nèi)分別裝有乙醇和硫酸，洗氣瓶a、洗氣瓶d、洗氣瓶e內(nèi)裝有氫氧化鈉溶液，且洗氣瓶e的上部空間設(shè)有電熱絲，U型刻度計(jì)量管內(nèi)裝有惰性有色液體，連接管道均為微量刻度計(jì)量管，各微量刻度計(jì)量管上設(shè)有控制閥，氣體收集裝置、各洗氣瓶、各連接管進(jìn)出口處都設(shè)有控制閥。所述惰性有色液體為性質(zhì)穩(wěn)定的與溫室氣體及空氣成分不反應(yīng)且不互溶的液體。所述性質(zhì)穩(wěn)定的與溫室氣體及空氣成分不反應(yīng)且不互溶的液體為水銀。所述氣體收集裝置底部可以是開放的或半開放的容器。所述電熱絲為鉬金或鎳鎘。所述乙醇為無水乙醇，硫酸為濃硫酸。所述氫氧化鈉溶液的濃度為0. 1-15M。溫室氣體測定儀測定溫室氣體的方法，將氣體收集裝置置于農(nóng)田或濕地土壤或湖泊表面上，使得收集裝置底部四周與土壤或水面密封，這樣土壤和植物或湖沼產(chǎn)生的溫室氣體進(jìn)入收集裝置內(nèi)，U型刻度計(jì)量管惰性有色液柱發(fā)生變化，兩端的差異即是一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的氣體總量；從氣體收集裝置上端的控制閥抽1-10毫升收集裝置內(nèi)氣體注入微量刻度連接管內(nèi)，連續(xù)3-4次，分別記錄乙醇吸收瓶或濃硫酸吸收瓶、氫氧化鈉吸收瓶內(nèi)微量刻度管內(nèi)液柱讀數(shù)，然后調(diào)節(jié)各微量刻度連接管使液面恢復(fù)平衡，用注射器抽吸1-15毫升外面空氣注入上述微量刻度連接管內(nèi)，重復(fù)2-3次，用以校正溫室氣體收集裝置中原有的空氣的影響，從而計(jì)算出土壤溫室氣體產(chǎn)生的速度，以及其中二氧化碳、甲烷和氧化亞氮的含量和產(chǎn)生速度。有益效果本發(fā)明中提供的溫室氣體測定儀和測定方法，能快速、簡便、有效、低成本的同時(shí)測定溫室氣體總量和各種單一溫室氣體量和產(chǎn)生速度，可用于科學(xué)研究和環(huán)境監(jiān)測，尤其是政府間框架協(xié)議要求各國政府承擔(dān)和履行各國節(jié)能減排的義務(wù)，更需要各種溫室氣體的快速檢測儀以確保溫室氣體的減排，從而保護(hù)環(huán)境，防止全球氣候變暖以及產(chǎn)生氣候?yàn)?zāi)難。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果
1)本發(fā)明可以快速測定環(huán)境尤其是農(nóng)田中混合溫室氣體的產(chǎn)生量和產(chǎn)生速度，這是目前所有儀器和方法所無法比擬的。2)本發(fā)明可以測定環(huán)境特別是農(nóng)田中溫室氣體中的甲烷、二氧化碳、氧化亞氮的產(chǎn)生量和產(chǎn)生速度，是目前所有儀器和方法中無法比擬的。3)本發(fā)明的儀器制造方法簡單，材料來源廣，生產(chǎn)工藝簡便，容易生產(chǎn)，儀器生產(chǎn)成本低，只有目前的測定儀的幾分之一到幾百份之一。4)本發(fā)明中的溫室氣體的測定方法簡便、省工、省力、省錢、省時(shí)，無需氣相色譜和進(jìn)口氣體收集管，能在線實(shí)時(shí)測定溫室氣體，與靜態(tài)箱法相比，耗時(shí)只有1/50-1/200，每個(gè)樣品的測定成本只有靜態(tài)箱和氣相色譜法的1/100-1/300。5)本發(fā)明中的測定儀和測定方法可以用于各種自然環(huán)境。


圖1是該溫室氣體測定儀的結(jié)構(gòu)示意圖；1-氣體收集裝置，2-洗氣瓶a (NaOH溶液)、3_洗氣瓶b (CH3CH2OH或濃硫酸)，4-洗氣瓶c (CH3CH2OH或濃硫酸，與洗氣瓶b不同)， 5-洗氣瓶d (濃硫酸)，6-洗氣瓶e (濃硫酸)，7-第一 U型刻度計(jì)量管，8-氣體連接管，9-控制閥a，10-控制閥b，11-第二 U型刻度計(jì)量管，12-第三U型刻度計(jì)量管，13-第四U型刻
4度計(jì)量管，14-電熱絲。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述 實(shí)施例1 溫室氣體測定儀制造
用玻璃材質(zhì)制成的溫室氣體收集裝置、乙醇吸收瓶(洗氣瓶)、濃硫酸吸收瓶(洗氣瓶)、 氫氧化鈉吸收瓶(洗氣瓶)、微量刻度連接管、U型刻度計(jì)量管、鉬金電熱器、控制閥，按圖1 示意結(jié)構(gòu)連接起來，其中溫室氣體收集裝置可以做成無底的開放型收集裝置，以便放置在農(nóng)田土壤表面，測定土壤和植物產(chǎn)生的溫室氣體。也可做成有底的密封型溫室氣體收集裝置，用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究土壤微生物或植物或污水產(chǎn)生溫室氣體。實(shí)施例2溫室氣體測定
將上述生產(chǎn)的溫室氣體測定儀按圖連接起來，檢查氣密性，在U型刻度計(jì)量管中加入適量的有色惰性液體，在乙醇吸收瓶中加入無水乙醇，在硫酸吸收瓶中加入濃硫酸，在氫氧化鈉吸收瓶中加入0. 1-15M氫氧化鈉溶液，將該測定儀的溫室氣體收集裝置底部置于農(nóng)田土壤上，使得收集裝置底部四周與土壤密封，這樣土壤和植物產(chǎn)生的溫室氣體進(jìn)入收集裝置內(nèi)，U型刻度計(jì)量管有色液柱發(fā)生變化，兩端的差異即是一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的溫室氣體總量。分別從收集裝置上端的控制閥抽入1毫升收集裝置內(nèi)氣體注入微量刻度連接管內(nèi)，連續(xù)3-4次，分別記錄乙醇或濃硫酸吸收瓶、各氫氧化鈉吸收瓶內(nèi)微量刻度管內(nèi)液柱讀數(shù)，然后調(diào)節(jié)各微量刻度連接管使液面恢復(fù)平衡，用注射器抽吸1-2毫升外面空氣注入上述微量刻度連接管內(nèi)，重復(fù)2-3次，用以校正溫室氣體收集裝置中原有的空氣的影響，從而計(jì)算出農(nóng)田土壤溫室氣體產(chǎn)生的速度，以及其中二氧化碳、甲烷和氧化亞氮的含量和產(chǎn)生速度。如在五月份的小麥田中用該測定儀實(shí)地測定麥田溫室氣體的產(chǎn)生，上午九點(diǎn)開始連續(xù)收集溫室氣體一小時(shí)，觀察氣體收集裝置上U型刻度計(jì)量管兩臂的液柱界面的刻度差為1. 3毫升， 則表示該田塊當(dāng)時(shí)的混合溫室氣體的產(chǎn)生速度為1. 3毫升/小時(shí)；將1毫升混合溫室氣體注射入濃硫酸吸收系統(tǒng)后，濃硫酸吸收瓶連接管刻度讀數(shù)差為71. 9微升，那么該田塊當(dāng)時(shí)的氧化亞氮的排放速度為1. 3x71. 9=93. 5微升/小時(shí)；再將1毫升混合溫室氣體注射入 IOM氫氧化鈉吸收系統(tǒng)后，氫氧化鈉吸收瓶連接管刻度讀數(shù)差為428. 3微升，則該田塊當(dāng)時(shí)的二氧化碳的排放速度為1. 3x428. 3=556. 8微升/小時(shí)；再將1毫升混合溫室氣體注射入 IOM氫氧化鈉吸收系統(tǒng)后，第一個(gè)氫氧化鈉吸收瓶連接管刻度讀數(shù)差為428. 3微升；經(jīng)電熱絲燃燒后，第二個(gè)氫氧化鈉吸收瓶連接管刻度讀數(shù)差為176. 3微升；則該田塊當(dāng)時(shí)的甲烷的排放速度為1. 3x176. 3=229. 2微升/小時(shí)。實(shí)施例3
溫室氣體測定儀，包括U型刻度計(jì)量管、氣體收集裝置1和洗氣瓶，氣體收集裝置底部開放，第一 U型刻度計(jì)量管與氣體收集裝置管道連接，各洗氣瓶均設(shè)有進(jìn)氣口和排氣口，洗氣瓶a2與氣體收集裝置串聯(lián)；洗氣瓶b3和洗氣瓶C4的進(jìn)氣口與氣體收集裝置并聯(lián)后，其排氣口與第三U型刻度計(jì)量管并聯(lián)；洗氣瓶d5與洗氣瓶e6與氣體收集裝置依次串聯(lián)，洗氣瓶e的排氣口與第四U型刻度計(jì)量管連接；其中洗氣瓶b3和洗氣瓶c4內(nèi)分別裝有乙醇和硫酸，洗氣瓶a2、洗氣瓶d5、洗氣瓶e6內(nèi)裝有氫氧化鈉溶液，且洗氣瓶e6的上部空間設(shè)有電熱絲，U型刻度計(jì)量管內(nèi)裝有惰性有色液體，連接管道均為微量刻度計(jì)量管，各微量刻度計(jì)量管上設(shè)有控制閥，氣體收集裝置、各洗氣瓶、各連接管進(jìn)出口處都設(shè)有控制閥。所述性質(zhì)穩(wěn)定的與溫室氣體及空氣成分不反應(yīng)且不互溶的液體為水銀。所述電熱絲為鉬金或鎳鎘。所述乙醇為無水乙醇，硫酸為濃硫酸。所述氫氧化鈉溶液的濃度為0. 1-15M。
溫室氣體測定儀測定溫室氣體的方法，將氣體收集裝置置于農(nóng)田或濕地土壤或湖泊表面上，使得收集裝置底部四周與土壤或水面密封，這樣土壤和植物或湖沼產(chǎn)生的溫室氣體進(jìn)入收集裝置內(nèi)，U型刻度計(jì)量管惰性有色液柱發(fā)生變化，兩端的差異即是一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的氣體總量；從氣體收集裝置上端的控制閥抽1-10毫升收集裝置內(nèi)氣體注入微量刻度連接管內(nèi)，連續(xù)3-4次，分別記錄乙醇吸收瓶或濃硫酸吸收瓶、氫氧化鈉吸收瓶內(nèi)微量刻度管內(nèi)液柱讀數(shù)，然后調(diào)節(jié)各微量刻度連接管使液面恢復(fù)平衡，用注射器抽吸1-15毫升外面空氣注入上述微量刻度連接管內(nèi)，重復(fù)2-3次，用以校正溫室氣體收集裝置中原有的空氣的影響，從而計(jì)算出土壤溫室氣體產(chǎn)生的速度，以及其中二氧化碳、甲烷和氧化亞氮的含量和產(chǎn)生速度。
權(quán)利要求
1.溫室氣體測定儀，其特征在于包括U型刻度計(jì)量管、氣體收集裝置(1)和洗氣瓶，氣體收集裝置底部開放，第一 U型刻度計(jì)量管與氣體收集裝置管道連接，各洗氣瓶均設(shè)有進(jìn)氣口和排氣口，洗氣瓶a (2)與氣體收集裝置串聯(lián)；洗氣瓶b (3)和洗氣瓶c (4)的進(jìn)氣口與氣體收集裝置并聯(lián)后，其排氣口與第三U型刻度計(jì)量管并聯(lián)；洗氣瓶d (5 )與洗氣瓶e (6)與氣體收集裝置依次串聯(lián)，洗氣瓶e的排氣口與第四U型刻度計(jì)量管連接；其中洗氣瓶 b (3)和洗氣瓶c (4)內(nèi)分別裝有乙醇和硫酸，洗氣瓶a (2)、洗氣瓶d (5)、洗氣瓶e (6) 內(nèi)裝有氫氧化鈉溶液，且洗氣瓶e (6)的上部空間設(shè)有電熱絲，U型刻度計(jì)量管內(nèi)裝有惰性有色液體，連接管道均為微量刻度計(jì)量管，各微量刻度計(jì)量管上設(shè)有控制閥，氣體收集裝置、各洗氣瓶、各連接管進(jìn)出口處都設(shè)有控制閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室氣體測定儀，其特征在于所述惰性有色液體為性質(zhì)穩(wěn)定的與溫室氣體及空氣成分不反應(yīng)且不互溶的液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫室氣體測定儀，其特征在于所述性質(zhì)穩(wěn)定的與溫室氣體及空氣成分不反應(yīng)且不互溶的液體為水銀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室氣體測定儀，其特征在于所述氣體收集裝置底部是開放的或半開放的容器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室氣體測定儀，其特征在于所述電熱絲為鉬金或鎳鎘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室氣體測定儀，其特征在于所述乙醇為無水乙醇，硫酸為濃硫酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室氣體測定儀，其特征在于所述氫氧化鈉溶液的濃度為 0.1-15M。
8.溫室氣體測定儀測定溫室氣體的方法，其特征在于將氣體收集裝置放于農(nóng)田或濕地土壤或湖泊表面上，使得收集裝置底部四周與土壤或水面密封，這樣土壤和植物或湖沼產(chǎn)生的溫室氣體進(jìn)入收集裝置內(nèi)，U型刻度計(jì)量管惰性有色液柱發(fā)生變化，兩端的差異即是一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的氣體總量；從氣體收集裝置上端的控制閥抽1-10毫升收集裝置內(nèi)氣體注入微量刻度連接管內(nèi)，連續(xù)3-4次，分別記錄乙醇吸收瓶或濃硫酸吸收瓶、氫氧化鈉吸收瓶內(nèi)微量刻度管內(nèi)液柱讀數(shù)，然后調(diào)節(jié)各微量刻度連接管使液面恢復(fù)平衡，用注射器抽吸 1-15毫升外面空氣注入上述微量刻度連接管內(nèi)，重復(fù)2-3次，用以校正溫室氣體收集裝置中原有的空氣的影響，從而計(jì)算出土壤溫室氣體產(chǎn)生的速度，以及其中二氧化碳、甲烷和氧化亞氮的含量和產(chǎn)生速度。
全文摘要
溫室氣體測定儀及測定方法，包括U型刻度計(jì)量管、氣體收集裝置和洗氣瓶，連接管道均為微量刻度計(jì)量管，各微量刻度計(jì)量管上設(shè)有控制閥，氣體收集裝置、各洗氣瓶、各連接管進(jìn)出口處都設(shè)有控制閥。本發(fā)明中提供的溫室氣體測定儀和測定方法，能快速、簡便、有效、低成本的同時(shí)測定溫室氣體總量和各種單一溫室氣體量和產(chǎn)生速度，可用于科學(xué)研究和環(huán)境監(jiān)測，尤其是政府間框架協(xié)議要求各國政府承擔(dān)和履行各國節(jié)能減排的義務(wù)，更需要各種溫室氣體的快速檢測儀以確保溫室氣體的減排，從而保護(hù)環(huán)境，防止全球氣候變暖以及產(chǎn)生氣候?yàn)?zāi)難。
文檔編號G01N30/00GK102175777SQ20111004605
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者吳洪生 申請人:南京亞細(xì)亞生物技術(shù)有限公司