[發明專利]監測水體甲烷消耗速率的裝置

有效

• 申請號: 201810873520.1
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN108956922B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 羅怡君;肖尚斌;王煒;雷丹;胡芳方;李俊美;汪志江;嚴登華
• 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

本發明公開了一種監測水體甲烷消耗速率的裝置，包括溫室氣體分析儀和至少一套反應系統，溫室氣體分析儀與反應系統之間通過進氣管和出氣管連接成循環回路；反應系統包括密封的筒體，筒體內部上方設有曝氣泵，曝氣泵的排氣口與氣泡石通過管道連接氣泡石位于筒體底部；筒體內還設有風扇，曝氣泵及風扇的電源線連接到筒體外部電源。該裝置能同時對多類水體進行監測其甲烷消耗的速率，具有操作簡單、運行穩定且處理效果好、運行費用低廉等特點，可智能化管理，運行時間可控，保證了裝置的穩定運行和穩定的監測效果。

技術領域

本發明涉及水體監測領域，尤其是一種監測水體甲烷消耗速率的裝置。

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和甲烷的重要排放源。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，監測水體中的甲烷消耗速率對準確地評估水域生態系統對大氣CH₄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，本發明提供一種監測水體甲烷消耗速率的裝置，能夠快速準確監測水體甲烷消耗速率；該裝置結構簡單，性能可靠，易于攜帶，還能實現智能化控制。

本發明所采取的技術方案是，監測水體甲烷消耗速率的裝置，包括溫室氣體分析儀和至少一套反應系統，溫室氣體分析儀與反應系統之間通過進氣管和出氣管連接成循環回路；反應系統包括密封的筒體，筒體內部上方設有曝氣泵，曝氣泵的排氣口與氣泡石通過管道連接，氣泡石位于筒體底部；筒體內還設有風扇，曝氣泵及風扇的電源線連接到筒體外部電源。

進一步地，所述反應系統為2-6套，進氣管包括進氣總管和進氣支管，出氣管包括出氣總管和出氣支管；溫室氣體分析儀的進氣口連接有進氣總管，出氣口連接有出氣總管，每套反應系統都設有進氣支管和出氣支管，進氣支管均連接至進氣總管，出氣支管均連接至出氣總管，且每個進氣支管與出氣支管上均安裝有電磁閥，每套反應系統的進氣支管和出氣支管上的電磁閥共同連接一個計時器。

進一步地，所述進氣總管與出氣總管之間通過電磁閥連通。

進一步地，所述筒體下部設有進出水管道，進出水管道上安裝有精準恒流泵。

進一步地，所述曝氣泵及風扇均連接有計時器。

進一步地，該裝置還包括能夠控制溫度、光照的密封箱，除溫室氣體分析儀外的其他部件均位于密封箱內。

采用所述裝置監測水體甲烷消耗速率的方法，包括以下步驟：

向反應系統的筒體內注入監測水體，然后開啟曝氣泵和風扇進行處理，10-20min停止曝氣，利用溫室氣體分析儀監測筒體內氣體中甲烷的濃度，再通過亨利定律分析得出水體甲烷消耗速率。

進一步地，設置多套反應系統時，反應系統內的曝氣處理和氣體監測依次進行，使用同一溫室氣體分析儀，當溫室氣體分析儀內沒有監測氣體時，將其進氣總管與出氣總管連通，進行內部循環。

本發明有如下有益效果：

1)本裝置利用曝氣泵和氣泡石對待測水樣進行曝氣，水體中的氣泡石上布滿微氣孔，其能使水-氣中氣體快速交換，并通過風扇使得筒體內上部氣體中的甲烷與水體分離出來的甲烷快速混勻從而達到水氣平衡；可以在線監測不同時刻水體溶解甲烷濃度，通過曝氣能夠使水氣中甲烷濃度迅速達平衡，避免了傳統方法人為帶來的誤差，同時縮短實驗時間。而且利用溫室氣體分析儀檢測氣體中甲烷的濃度，觀測一段時間后可用計算機在線擬合溫室氣體分析儀中的數據，通過亨利定律即可分析得出監測水體甲烷消耗速率的裝置，還能避免采用傳統方法帶回實驗室監測離線監測產生的誤差。