[發明專利]模擬溫室氣體泄漏對地表環境影響的實驗裝置和方法

無效

• 申請號: 201310586020.7
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN103675230A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 蔣金豹;邁克爾·D·斯蒂芬;陳云浩
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）;北京師范大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京京萬通知識產權代理有限公司 11440
• 代理人: 許天易

技術領域

本發明涉及一種模擬溫室氣體泄漏對地表環境影響的實驗裝置和方法，尤其是涉及一種模擬地下儲存CO₂泄漏對地表生態環境影響的控制實驗裝置和方法。?

背景技術

隨著全球氣候變暖的不斷加劇，人們逐漸認識到過量排放溫室氣體（CO₂）會引起氣候變化。由于人類大規模使用化石燃料，大氣中CO₂的濃度從工業革命前280ppm逐步上升到現在的384ppm，每年平均升幅達到1.9%。為了減緩全球氣候變暖的速度，科學家提議采用碳捕捉和存儲（CCS）技術把工廠、電廠等排放的CO₂氣體進行捕捉、液化后儲存到地下，以減少排放到大氣中的CO₂量。但是把CO₂封存在地下具有泄漏的風險，CO₂通過裂縫、地質斷層、埋藏井等泄漏進入地表土壤層，會對地表的土壤、植被、生態、環境造成影響。CO₂泄漏究竟會對地表土壤、植被、生態、環境造成什么程度的影響，需要進行模擬實驗研究。2006年英國諾丁漢大學研究團隊建立了一套模擬地下CO₂泄漏對地表植被影響的實驗裝置，在2008年Al-Traboulsi（Environmental?and?ExperimentalBotany，2012）以及蔣金豹（光譜學與光譜分析，2012；農業工程學報，2013）共同在實驗裝置上做了CO₂泄漏實驗，但在實驗過程中存在以下問題：（1）原裝置氣瓶直接通過管道與氣體控制器連接，更換氣瓶必須中斷實驗，無法確保泄漏實驗24小時持續進行；（2）原裝置泄漏管在實驗田塊內且距離北邊緣中央60cm處，斜著向下插入地下，泄漏口位于實驗田塊中心地面以下60cm處，通氣后大量CO₂氣體沿著泄漏管外壁溢出，致使土壤中CO₂濃度分布不均勻，為地面測量點布設帶來困難；（3）原裝置僅測量地下15-30cm范圍內土壤中CO₂濃度，但是由于CO₂氣體密度大于空氣，不同深度土壤中CO₂濃度分布會有變化，不能反映土壤中CO₂濃度的空間立體分布。?

本發明提供了一種模擬地下儲存溫室氣體泄漏對地表生態環境影響的控制實驗裝置和方法，克服了現有技術中存在的以上問題，可以人工控制模擬地下?封存的CO₂氣體泄漏速率、測量地表土壤中CO₂氣體的濃度、了解CO₂泄漏在土壤中的傳播規律以及其立體空間分布、評估對地表土壤環境、植被的影響等。?

發明內容

本發明提供了一種模擬地下儲存溫室氣體泄漏對地表生態環境影響的控制實驗裝置，該裝置包括：氣體儲存裝置，其采用多個氣瓶用于儲存氣體，多個氣瓶采用并聯方式進行連接；計算機遠程控制裝置，其與所述氣瓶的管道開關相連接，用于監測所述氣瓶中的氣體壓力，控制所述氣瓶的管道開關的開啟和關閉；氣體分流裝置，其一端與所述氣瓶的管道出口連接，一端與氣體流量控制器連接；氣體流量控制器，其與所述計算機遠程控制裝置連接，所述計算機遠程控制裝置通過所述氣體流量控制器控制管道的氣體流量。從氣體流量控制器引出的管道連接至多個實驗地塊。通過安裝在實驗地塊的土壤CO₂氣體濃度監測管連接氣體成分分析儀，用于測量土壤中CO₂氣體的濃度。?

本發明還提供了一種模擬地下儲存溫室氣體（CO₂）泄漏對地表生態環境影響的控制實驗方法，該方法包括：?

采用多個并聯連接的氣瓶儲存CO₂；?

采用計算機遠程控制裝置控制多個氣瓶的管道開關，當一個氣瓶內的CO₂的氣壓小于一定的大氣壓，自動開啟另外一個氣瓶的管道開關，同時自動關閉該氣瓶的管道開關，使氣體泄漏24小時不間斷且泄漏速率不變；?

CO₂氣體在計算機遠程控制裝置的控制下從氣瓶經氣體分流裝置和氣體流量控制器，再經管道連接至多個實驗地塊，多個實驗地塊間隔設置，且設置有多個對照實驗地塊；通過安裝在實驗地塊的CO₂氣體濃度監測管連接氣體成分分析儀，用于測量土壤中CO₂氣體的濃度。?