[發(fā)明專利]外置惰性氣體吹掃測量厭氧環(huán)境氮?dú)獾难b置及其測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011494080.2
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112666285B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董海波;劉同旭;陳國俊
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;G01N30/20;G01N30/24;G01N27/62
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 黃媛君

本發(fā)明公開了外置惰性氣體吹掃測量厭氧環(huán)境氮?dú)獾难b置及其測量方法，包括進(jìn)樣倉、采樣罩、西林瓶、進(jìn)樣三通閥、采樣三通閥、檢測裝置；進(jìn)樣倉內(nèi)設(shè)有密封橡膠墊；在密封橡膠墊上方，進(jìn)樣倉的側(cè)壁上設(shè)有第一通孔并通過管路與進(jìn)樣三通閥的一個(gè)出口連接；在密封橡膠墊的下方，進(jìn)樣倉的側(cè)壁上分別設(shè)有第二通孔和第三通孔，第二通孔、第三通孔分別通過管路與進(jìn)樣三通閥的另一個(gè)出口以及檢測裝置連接；進(jìn)樣倉的頂部設(shè)有進(jìn)樣口；采樣三通閥的一個(gè)出口與進(jìn)樣三通閥的進(jìn)口連接，采樣三通閥的另一個(gè)出口通過管路與采樣罩連接，采樣三通閥的進(jìn)口與外部惰性氣體源連接；采樣罩頂部設(shè)有采樣口；采樣罩設(shè)置在西林瓶頂部，西林瓶內(nèi)放置有測量土樣或微生物培養(yǎng)液。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及痕量氣體測定領(lǐng)域，特別涉及外置惰性氣體吹掃測量厭氧環(huán)境氮?dú)獾难b置及其測量方法。

背景技術(shù)

氮?dú)?N2)是一種雙原子惰性氣體，參與生物圈的氮循環(huán)過程。自然界氮?dú)猱a(chǎn)生主要來源于微生物的參與(如反硝化、厭氧氨氧化和鐵氨氧化)，且其生存環(huán)境多數(shù)為厭氧區(qū)域。隨著全球?qū)Z食產(chǎn)量需求的逐年提高，相應(yīng)氮肥施用量也在不斷增加，這必然對生態(tài)系統(tǒng)中的氮循環(huán)和微生物活動產(chǎn)生了進(jìn)一步的影響。如何評估這些過程對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，一直是地學(xué)與環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

在眾多研究手段中，氮?dú)馔颗欧庞^測是一種解讀與評估相關(guān)微生物參與氮循環(huán)過程貢獻(xiàn)的有效途徑。由于大氣中氮?dú)獗镜缀枯^高，因此很難在當(dāng)?shù)匾巴馀_站測量出氮?dú)獾膬襞欧怕省榱私鉀Q這一問題，研究人員利用室內(nèi)微宇宙實(shí)驗(yàn)來研究土壤或微生物群落中氮的形成機(jī)理。通常為在厭氧環(huán)境中，將觀測土壤或者微生物群落放入西林瓶中并將其密封，并通過不同藥品或者氣體添加來檢測該過程中痕量氣體的產(chǎn)生速率。

目前廣泛接受的厭氧氮?dú)鈾z測方法是同位素質(zhì)譜法(Isotope massspectrometry)以及通過流動氣體吹掃土樣技術(shù)(gas flow core techniques)。然而，前者需要對儀器的精密度和同位素藥品添加的均一性進(jìn)行控制，且所需的同位素質(zhì)譜儀設(shè)備昂貴。另外，樣品制備需要在氦氣或氬氣飽和的厭氧箱中進(jìn)行，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而后者設(shè)備投入也較高，且需要復(fù)雜的預(yù)處理以保證達(dá)到理想的工作條件。當(dāng)然除以上兩種方法外還有N2/Ar比率-膜進(jìn)樣質(zhì)譜法等其它方法，但也存在一定的使用限制。因此，在研究中一直缺乏一種簡單實(shí)用的有效觀測技術(shù)。此外，通常的氣體進(jìn)樣方式分為兩種，一種是人工手動進(jìn)樣，另一種為自動進(jìn)樣。而在傳統(tǒng)操作中，這兩種方式由于進(jìn)樣口或者樣品瓶的橡膠材料都直接暴露在空氣中，因此都避免不了空氣中痕量氮?dú)獾奈廴荆瑥亩斐蓹z測結(jié)果偏高。以上這些問題成為許多研究團(tuán)隊(duì)的科研障礙，限制了對氮素循環(huán)過程相關(guān)研究的進(jìn)一步開展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供了一種外置惰性氣體吹掃測量厭氧環(huán)境氮?dú)獾难b置，該裝置能夠有效去除背景空氣中高濃度氮?dú)獾挠绊懀箼z測裝置能夠準(zhǔn)確測量土樣或微生物群落產(chǎn)生的氮?dú)饬俊?/p>

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供了一種外置惰性氣體吹掃測量厭氧環(huán)境氮?dú)獾姆椒ā?/p>

本發(fā)明的目的可以通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：外置惰性氣體吹掃測量厭氧環(huán)境氮?dú)獾难b置，包括進(jìn)樣倉、采樣罩、西林瓶、進(jìn)樣三通閥、采樣三通閥以及檢測裝置；

所述進(jìn)樣倉內(nèi)設(shè)有密封橡膠墊；在密封橡膠墊的上方，進(jìn)樣倉的側(cè)壁上設(shè)有第一通孔并通過管路與進(jìn)樣三通閥的一個(gè)出口連接；在密封橡膠墊的下方，進(jìn)樣倉的側(cè)壁上分別設(shè)有第二通孔和第三通孔，第二通孔、第三通孔分別通過管路與進(jìn)樣三通閥的另一個(gè)出口以及檢測裝置連接；所述進(jìn)樣倉的頂部設(shè)有進(jìn)樣口；

采樣三通閥的一個(gè)出口與進(jìn)樣三通閥的進(jìn)口連接，采樣三通閥的另一個(gè)出口通過管路與采樣罩連接，采樣三通閥的進(jìn)口與外部惰性氣體源連接；所述采樣罩頂部設(shè)有采樣口；

所述采樣罩設(shè)置在西林瓶頂部，所述西林瓶內(nèi)放置有測量土樣或微生物培養(yǎng)液。

進(jìn)一步地，所述惰性氣體源為氦氣源或氬氣源。氦氣或氬氣可以有效隔絕背景空氣中高濃度氮?dú)鈱y量結(jié)果的影響。