[發明專利]快速監測水體溶解痕量氣體濃度的裝置及方法

有效

• 申請號: 201810635867.2
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN108872512B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 王煒;肖尚斌;雷丹;汪志江;王雨春;李翀;胡芳方;胡明明;嚴登華;李衛明
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本發明公開了一種快速監測水體溶解痕量氣體濃度的裝置及方法，包括進水系統、吹掃系統、氣液混合系統、氣液分離系統和監測系統；所述進水系統包括進水管，進水管上安裝有恒流泵；吹掃系統包括儲氣袋，吹掃進氣管一端連接至儲氣袋；所述氣液混合系統設有第一三通管道，氣液分離系統設有第二三通管道，第二三通管道中的兩個孔水平設置，另一個孔豎直向上設置；進水管和吹掃進氣管分別與第一三通管道的兩個孔連通，其另一孔通過氣液混合管連接至第二三通管道水平方向的一個孔，水平方向的另一個孔連接出水管，豎直向上的孔連接監測進氣管，監測進氣管另一端連接至監測系統的氣體分析儀。其結構簡單，性能可靠，可以進行快速、連續野外監測。

技術領域

本發明涉及水體監測領域，尤其是一種快速監測水體溶解痕量氣體濃度的裝置及方法。

背景技術

根據IPCC第五次評估報告顯示，自工業革命以來，大氣中的二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等溫室氣體排放量顯著增高，全球氣溫平均上升了0.85℃。氣候變暖對地球環境和人類活動已經產生了顯著的影響，如冰川體積縮小，海平面上升等。淡水生態系統是二氧化碳、甲烷和氧化亞氮的重要排放源。然而，由于等量甲烷的大氣增溫潛能比二氧化碳高出20余倍。因此，測量水體中的甲烷和氧化亞氮濃度對準確地評估水域生態系統對大氣甲烷和氧化亞氮釋放通量的影響，及采取相應的措施減弱水域生態系統的溫室氣體釋放等具有重要意義。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種快速監測水體溶解痕量氣體濃度的裝置及方法，其結構簡單，性能可靠，制造方便且不易損壞，并且成本低，現場操作簡便，可以進行快速、連續野外監測。

本發明所采取的技術方案是，一種快速監測水體溶解痕量氣體濃度的裝置，包括進水系統、吹掃系統、氣液混合系統、氣液分離系統和監測系統；所述進水系統包括進水管，進水管上安裝有恒流泵；吹掃系統包括儲氣袋，吹掃進氣管一端連接至儲氣袋；所述氣液混合系統設有第一三通管道，氣液分離系統設有第二三通管道，第二三通管道中的兩個孔水平設置，另一個孔豎直向上設置；進水管和吹掃進氣管分別與第一三通管道的兩個孔連通，其另一孔通過氣液混合管連接至第二三通管道水平方向的一個孔，水平方向的另一個孔連接出水管，豎直向上的孔連接監測進氣管，監測進氣管另一端連接至監測系統的氣體分析儀。

進一步地，該裝置還包括透明筒體，其為中空封底結構，筒體底部設有出水孔；氣液混合系統和氣液分離系統均位于透明筒體內部。

進一步地，進水系統還設有緩沖容器，進水管在緩沖容器內斷開，連接恒流泵的進水管末端伸入緩沖容器內，且開口向上，緩沖容器的底部設有通孔，連接第一三通管道的進水管與該通孔連接。

進一步地，所述緩沖容器安裝在透明筒體內的側壁上，且側壁上還設有調節緩沖器高度的高度控制模塊。

進一步地，儲氣袋上安裝有抽氣泵，吹掃進氣管上還安裝有氣流量檢測計，其固定在透明筒體的外壁上，吹掃進氣管穿過透明筒體側壁與第一三通管道連接。該抽氣泵放置于儲氣袋內,通過抽氣泵將氣袋內固定濃度的氣體抽出,進入吹掃進氣管道，調節出氣量流可以控制出氣氣壓,使得進水管道內的水壓與進氣管道內的氣壓達到平衡。

進一步地，所述吹掃進氣管和監測進氣管上均安裝有氣體單向閥，防止待測水體進入吹掃進氣管和檢測進氣管。

進一步地，所述進水管遠離氣液混合系統的末端設有刻度，便于觀察和控制進水量。

本發明還涉及采用所述裝置監測水體溶解痕量氣體濃度的方法，包括以下步驟：

1)儲氣袋內充足空氣，并進行密封，使得吹掃氣體濃度恒定；

2)開啟抽氣泵和氣體分析儀，采用氣體分析儀監測儲氣袋內的吹掃氣體的濃度；

3)將進水管伸入待測水體中，控制在指定水層或者水深處，然后通過恒流泵調整進水量；