專利名稱：流動(dòng)水體溫室氣體排放量的測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流動(dòng)水體溫室氣體排放量的測(cè)定方法，適用流動(dòng)狀態(tài)下水-氣界面C02、CH4, N2O等溫室氣體排放量的測(cè)定。
背景技術(shù)：
溫室氣體是指地球大氣中導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體，主要包括C02、CH4, N2O和水蒸氣等。紅外線在向太空散射過(guò)程中易被大氣層中的溫室氣體吸收，使很大一部分輻射能又返回到地球表面，從而導(dǎo)致全球溫度上升，這種增溫效應(yīng)稱為溫室效應(yīng)。與(X)2相比，CH4在大氣中停留時(shí)間更長(zhǎng)，具有更強(qiáng)的紅外線吸收能力，其增溫潛勢(shì)大約是(X)2的23倍。N20的增溫效應(yīng)約是(X)2的298倍。據(jù)估計(jì)，大氣中的(X)2體積分?jǐn)?shù)已經(jīng)從1750年的280 X 10_6增長(zhǎng)到1999年的367X 10_6，并且每年仍以1. 5X 10_6的速度增長(zhǎng)。同時(shí)，大氣中CH4體積分?jǐn)?shù)從 700 X 10_9增長(zhǎng)到1745 X 10_9，年均增長(zhǎng)速度為7 X 10-9。大氣中N2O體積分?jǐn)?shù)從1750年的 270 X ΙΟ"9增長(zhǎng)到目前的314X 10_9，年均增長(zhǎng)速度約為0. 8X 10_9。在過(guò)去幾十年里，大氣中CO2、CH4和N2O分別以年均0. 5%，0. 8%和0. 3%的速度在增長(zhǎng)。地球大氣中CO2的排放源主要是化石燃料的燃燒、土地利用和覆蓋變化；CH4主要來(lái)源于濕地、稻田、化石燃料開(kāi)采和反芻動(dòng)物腸胃發(fā)酵等；n20的排放源主要有土壤釋放、水體、生物物質(zhì)燃燒和化石燃料的燃燒等。在所有排放源中，水體是溫室氣體產(chǎn)生的重要排放源。然而水面不同于旱地，溫室氣體排放量測(cè)定麻煩，測(cè)量誤差大，從而影響水體溫室氣體排放量的估測(cè)。目前常采用的監(jiān)測(cè)方法包括靜態(tài)箱法、梯度計(jì)算法、倒置漏斗法等。靜態(tài)箱法是一種原理簡(jiǎn)單、方便操作的水氣界面氣體通量觀測(cè)方法。它通過(guò)在水體表面放置一個(gè)頂部密封的箱體，箱體通過(guò)繩子固定，箱體底部中通，收集表層水體以擴(kuò)散方式排放的溫室氣體，每隔一段時(shí)間測(cè)量箱體中待測(cè)氣體的濃度，根據(jù)濃度隨時(shí)間的變化率來(lái)計(jì)算被覆蓋水域待測(cè)溫室氣體的排放通量。靜態(tài)箱方法通常只能獲得點(diǎn)上的通量數(shù)據(jù)，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，不適宜開(kāi)展大區(qū)域、長(zhǎng)期的觀測(cè)；尤其對(duì)于流動(dòng)水體測(cè)定難度大，流動(dòng)水體產(chǎn)生的波浪會(huì)使箱體對(duì)水面產(chǎn)生擾動(dòng)，影響溫室氣體的產(chǎn)生，箱體與表層水體的摩擦引起的擾動(dòng)，也可能導(dǎo)致額外的溫室氣體排放，影響觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。梯度計(jì)算法基于水氣界面的溫室氣體擴(kuò)散通量取決于水體與大氣中對(duì)應(yīng)氣體的濃度以及氣體的交換系數(shù)，通過(guò)同時(shí)測(cè)量表層水和大氣中的溫室氣體濃度，計(jì)算兩者的濃度差，再根據(jù)氣體交換系數(shù)，計(jì)算通量。梯度法通過(guò)不同的氣體濃度分析方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任何水生態(tài)系統(tǒng)表層水體和大氣溫室氣體濃度的連續(xù)監(jiān)測(cè)。然而該方法可能存在較大的不確定性，這種不確定性與相關(guān)環(huán)境因素如風(fēng)速、降雨等的顯著變化有關(guān)。倒置漏斗法(invert funnel)是用以對(duì)通過(guò)冒泡方式排放的溫室氣體進(jìn)行采集和分析的觀測(cè)方法。它是以倒置的漏斗聯(lián)接氣體收集裝置，將裝置置于水體表層以下一定高度處，收集水下產(chǎn)生的氣泡，通過(guò)分析氣體收集裝置中氣體的濃度，估算通過(guò)冒泡方式排放的氣體通量。然而冒泡排放存在很強(qiáng)的時(shí)間和空間變異特征，因?yàn)槊芭菔羌淄榈闹饕欧欧绞?，因此該方法?huì)低估(X)2和隊(duì)0的排放通量。該方法也不適用于流動(dòng)水體的情況。

發(fā)明內(nèi)容
為了較準(zhǔn)確測(cè)量流動(dòng)溫室氣體排放量，本發(fā)明的目的是提供一種流動(dòng)水體溫室氣體排放量的測(cè)定方法。利用該方法在流動(dòng)水體進(jìn)行長(zhǎng)期系統(tǒng)的測(cè)定結(jié)果可以用來(lái)估算水體氮素收支、水體溫室氣體排放通量估算與減排措施評(píng)價(jià)。該發(fā)明適應(yīng)水面流動(dòng)的特點(diǎn)，方便、快捷、準(zhǔn)確地采集水面溫室氣體；在河流、湖泊、水庫(kù)等水面應(yīng)用效果良好。完成上述發(fā)明認(rèn)任務(wù)的方案是，一種流動(dòng)水體溫室氣體排放量的測(cè)定方法，其特征在于，步驟如下(1).制作若干個(gè)漂浮采樣箱；(2).兩兩漂浮采樣箱之間通過(guò)固定繩相連，依次輕置于水面上方，然后用軟塞把通氣孔密封；(3).用針筒抽取漂浮采樣箱箱內(nèi)的氣體于真空瓶中作為背景樣，同時(shí)記錄每個(gè)箱體的采樣時(shí)間；(4).通過(guò)固定繩牽漂浮采樣箱的箱體沿水漂流，再將漂浮采樣箱依次小心拉回岸邊，用針筒再次抽取漂浮采樣箱箱內(nèi)的氣體于真空瓶中作為對(duì)比樣，同時(shí)記錄每個(gè)箱體的采樣時(shí)間；(5).將每個(gè)漂浮采樣箱采集的背景樣和對(duì)比樣帶回實(shí)驗(yàn)室，測(cè)定樣品的C02、CH4, N2O濃度；(6).計(jì)算水體的各溫室氣體排放速率。更優(yōu)化和更具體地說(shuō)，本發(fā)明各個(gè)步驟的操作方法是步驟(1)所述的漂浮采樣箱制作3個(gè)或以上；步驟(1)所述的漂浮采樣箱的結(jié)構(gòu)是漂浮采樣箱密封的箱體外面設(shè)有漂浮裝置，箱體兩端有固定繩相連；箱體的底部中通；箱體上端設(shè)有有帶采樣墊的采樣孔一個(gè)，及通氣孔一個(gè)；箱體四周裹有錫箔反光材料；步驟(4)所述的“通過(guò)固定繩牽著最后一個(gè)漂浮采樣箱，并帶動(dòng)其他漂浮采樣箱沿水漂流，再將漂浮采樣箱依次小心拉回岸邊”，是箱體沿水漂流約5 20分鐘；步驟(4)所述的“同時(shí)記錄每個(gè)箱體的采樣時(shí)間”，還增加有記錄采樣時(shí)的大氣溫度、水體溫度、風(fēng)速、大氣壓等指標(biāo)；步驟(6)所述的“計(jì)算水體的各溫室氣體排放速率”，是指用以下公式來(lái)計(jì)算水體的各溫室氣體排放速率，各采樣箱的平均溫室氣體排放速率即為該河段溫室氣體排放速率
權(quán)利要求
1.一種流動(dòng)水體溫室氣體排放量的測(cè)定方法，其特征在于，步驟如下(1).制作若干個(gè)漂浮采樣箱；(2).兩兩漂浮采樣箱之間通過(guò)固定繩相連，依次輕置于水面上方，然后用軟塞把通氣孔密封；(3).用針筒抽取漂浮采樣箱箱內(nèi)的氣體于真空瓶中作為背景樣，同時(shí)記錄每個(gè)箱體的采樣時(shí)間；(4).通過(guò)固定繩牽漂浮采樣箱的箱體沿水漂流，再將漂浮采樣箱依次小心拉回岸邊， 用針筒再次抽取漂浮采樣箱箱內(nèi)的氣體于真空瓶中作為對(duì)比樣，同時(shí)記錄每個(gè)箱體的采樣時(shí)間；(5).將每個(gè)漂浮采樣箱采集的背景樣和對(duì)比樣帶回實(shí)驗(yàn)室，測(cè)定樣品的C02、CH4,N2O 濃度；(6).計(jì)算水體的各溫室氣體排放速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動(dòng)水體溫室氣體排放量的測(cè)定方法，其特征在于，步驟(1)所述的漂浮采樣箱制作3個(gè)或以上；步驟(1)所述的漂浮采樣箱的結(jié)構(gòu)是漂浮采樣箱密封的箱體外面設(shè)有漂浮裝置，箱體兩端有固定繩相連；箱體的底部中通；箱體上端設(shè)有有帶采樣墊的采樣孔一個(gè)，及通氣孔一個(gè)；箱體四周裹有錫箔反光材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動(dòng)水體溫室氣體排放量的測(cè)定方法，其特征在于，步驟(4) 所述的“通過(guò)固定繩牽漂浮采樣箱的箱體沿水漂流”，是“通過(guò)固定繩牽著最后一個(gè)漂浮采樣箱，并帶動(dòng)其他漂浮采樣箱沿水漂流，再將漂浮采樣箱依次小心拉回岸邊”。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動(dòng)水體溫室氣體排放量的測(cè)定方法，其特征在于，步驟(4) 所述的“通過(guò)固定繩牽漂浮采樣箱的箱體沿水漂流”，是箱體沿水漂流約5 20分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動(dòng)水體溫室氣體排放量的測(cè)定方法，其特征在于，步驟(4) 所述的“同時(shí)記錄每個(gè)箱體的采樣時(shí)間”，還增加有記錄采樣時(shí)的大氣溫度、水體溫度、風(fēng)速、大氣壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5之一所述的流動(dòng)水體溫室氣體排放量的測(cè)定方法，其特征在于， 步驟(6)所述的“計(jì)算水體的各溫室氣體排放速率”，是指用以下公式來(lái)計(jì)算水體的各溫室氣體排放速率，各采樣箱的平均溫室氣體排放速率即為該河段溫室氣體排放速率
全文摘要
流動(dòng)水體溫室氣體排放量的測(cè)定方法⑴制作若干個(gè)漂浮采樣箱；⑵兩兩漂浮采樣箱通過(guò)固定繩相連，依次置于水面上，用軟塞把通氣孔密封；⑶用針筒抽取漂浮采樣箱箱內(nèi)氣體于真空瓶中作為背景樣，并記錄每個(gè)箱體的采樣時(shí)間；⑷牽箱體沿水漂流，再將漂浮采樣箱拉回岸邊，用針筒再次抽取漂浮采樣箱箱內(nèi)的對(duì)比樣，并記錄采樣時(shí)間；⑸將每個(gè)漂浮采樣箱采集的背景樣和對(duì)比樣帶回實(shí)驗(yàn)室，測(cè)定樣品的CO2、CH4、N2O濃度；⑹計(jì)算水體的各溫室氣體排放速率。本發(fā)明在水面進(jìn)行長(zhǎng)期系統(tǒng)的測(cè)定結(jié)果可用來(lái)估算水體氮素收支、水體溫室氣體排放通量估算與減排措施評(píng)價(jià)。適應(yīng)流動(dòng)水體的特點(diǎn)，方便、快捷、準(zhǔn)確地采集水面溫室氣體。
文檔編號(hào)G01N33/18GK102331484SQ20111016735
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者夏永秋, 李曉波, 李躍飛, 顏曉元 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所