[發(fā)明專利]環(huán)境條件可控的潮間帶CO2通量室內(nèi)模擬實驗裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710550187.6
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107290485B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發(fā)明（設計）人: 王鵬;王一丹;華祖林;顧莉;劉曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

1.一種環(huán)境條件可控的潮間帶CO₂通量室內(nèi)模擬實驗裝置，其特征在于：包括生化培養(yǎng)箱、外筒和儲水箱，所述外筒位于生化培養(yǎng)箱內(nèi)，外筒內(nèi)設有內(nèi)筒，內(nèi)筒內(nèi)分層放入野外采集的沉積物樣本，在內(nèi)筒底部設有滲透孔，在內(nèi)筒上設有透水孔，透水孔位于沉積物樣本的上方，外筒通過蠕動泵與儲水箱連接，所述內(nèi)筒底部設有無紡布墊層；所述內(nèi)筒的底部外沿設有墊塊；在內(nèi)筒的沉積物樣本上方設有采樣氣室，采樣氣室通過氣路管路與CO₂傳感器連接，CO₂傳感器與電腦信號連接；所述采樣氣室內(nèi)設有旋轉(zhuǎn)葉片，旋轉(zhuǎn)葉片與電源連接；所述采樣氣室的采樣口設置可拆卸式不銹鋼濾網(wǎng)；所述氣路管路設有干燥脫水裝置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境條件可控的潮間帶CO₂通量室內(nèi)模擬實驗裝置，其特征在于：所述蠕動泵與外筒之間設有閥門。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境條件可控的潮間帶CO₂通量室內(nèi)模擬實驗裝置，其特征在于：所述外筒的筒壁上設有刻度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境條件可控的潮間帶CO₂通量室內(nèi)模擬實驗裝置，其特征在于：所述CO₂傳感器通過回路管路與采樣氣室連接，通過氣路管路和回路管路組成一個回路通道。

5.一種如權(quán)利要求1至4任一項所述的環(huán)境條件可控的潮間帶CO₂通量室內(nèi)模擬實驗裝置的測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)從野外采集潮間帶沉積物樣本，分層裝填入裝置內(nèi)筒，保證泥面略低于內(nèi)筒筒壁透水孔，在外筒裝入一定量的采樣點原水，帶回實驗室進行碳通量測量，同時采集足量的采樣點海水用于在室內(nèi)開展潮汐過程模擬；

(2)將野外采集的沉積物樣本置于生化培養(yǎng)箱，調(diào)整培養(yǎng)箱的溫度和濕度至設定值，使沉積物及海水中的浮游生物逐漸適應人工營造的環(huán)境條件；

(3)將外筒、蠕動泵和儲水箱通過水路管道相連接，啟動蠕動泵，模擬海洋潮汐作用的漲潮或落潮過程，調(diào)節(jié)蠕動泵流量，控制水位上升或下降速率與野外觀測結(jié)果相符；

(4)將采樣氣室平放至沉積物表面并壓實，連接氣路管路，檢查氣路系統(tǒng)的氣密性；

(5)開啟CO₂傳感器，連續(xù)測量不同地下水位條件下沉積物表面的CO₂實時濃度；

(6)利用CO₂濃度過程數(shù)據(jù)，通過以下公式計算潮間帶土-氣界面CO₂通量：

式中：為CO₂濃度時間過程的斜率，ppm/s，t_i為第i個監(jiān)測數(shù)據(jù)的監(jiān)測時間，單位為s；y_i為第i個監(jiān)測數(shù)據(jù)的CO₂濃度值，單位為ppm；n為監(jiān)測數(shù)據(jù)的總數(shù)；φ為CO₂通量，單位為mol/m²/d；k為轉(zhuǎn)化因子；P為氣體氣壓，單位為Pa；V為采樣氣室體積，單位為m³；R為通用氣體常數(shù)，8.314472m³·Pa/mol/K；T為氣體溫度，單位為K；A為采樣氣室入口處面積，單位為m²；

(7)采用以下公式計算CO₂通量測量結(jié)果的線性回歸誤差e：

(8)若e大于0.9，表明實驗數(shù)據(jù)質(zhì)量很好，CO₂濃度過程的線性關系較好，實驗數(shù)據(jù)可信度高，若e小于0.5，表明實驗數(shù)據(jù)質(zhì)量較差，需要再次開展監(jiān)測工作。