专利名称：利用气体平衡袋进行温室气体采样的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用气体平衡袋进行温室气体采样的方法，具体涉及一种测定土壤或植物排放温室气体通量的方法。属于气体采样技术领域。
背景技术：
地球气候变暖是当前全球关注的研究热点之一，人类活动产生的N2O、CH4等温室气体呈逐年上升趋势，是导致地球温室效应的重要因素。据政府间气候变化专门委员会(IPCC)报道，在人类活动中，农业生产与污水处理过程产生的N2O、CH4等温室气体占19％。在过去10多年里，关于农业耕作、草原、湿地、污水处理过程产生温室气体的通量测定是研究温室气体的热点，有大量相关报道。在温室气体的研究过程，测定气体排放通量的准确与否，会给评估温室气体的排放通量和决策制定减排措施带来重大影响。
关于测定土壤或植物气体排放通量的方法，目前被广泛使用的是传统的封闭箱法。申请公开的测定土壤气体排放通量的中国专利有“一种测定农田温室气体排放量的方法”(申请号97111901.5)，其原理主要是设法将目标土壤或植物用一个封闭的箱体盖住，使目标土壤或植物产生的气体被完全收集在一定体积的箱体内，定时用采样器采样测定箱体内的气体浓度，再计算温室气体的通量。
植物排放温室气体的传统测定方法，是通过比较土壤——植物系统和裸地土壤的目标气体排放通量来研究植物在系统中的气体排放贡献。申请公开的测定植物气体排放通量的中国专利“旱田作物直接排放一氧化二氮通量的田间原位测定方法”(申请号01127917.6)，改变传统植物排放气体测定思路，是将植物基茎部分用不排放目标气体的材料包覆并用薄膜将基茎周围的土壤覆盖，使目标植物下的土壤排放的气体不能进入盖住植物的箱体，然后采用常规封闭箱法测定气体通量。
然而，以上现有方法均存在误差较大，不能准确测定目标土壤、植物气体排放通量。导致结果误差较大的一个共同原因是气体采样过程忽略了采样箱内气体压力与箱外大气压不一致的问题，使采样过程不能真实反映目标土壤或植物在自然状态下的气体排放规律。以测定CH4为例，传统的封闭箱采样方法中，每次采样时间约1小时。随土壤向封闭箱内排放的CH4气体量增大，使箱内CH4浓度(CH4分压)逐渐上升，导致箱内总的气压(CH4分压与大气压之和)大于箱外大气压。这种压差在采样的后期和温室气体排放通量大的采样点尤为明显，其结果是封闭箱所罩住的土壤排放CH4受到抑制，向箱内排放气体的速率降低，不是原状土壤向大气排放温室气体速率的真实反映。另一误差是发生在采样瞬间。用专用采气瓶或注射器抽取约200ml气体的瞬间，由于箱外的气压大于箱内气压，促使土壤向箱内异常排放CH4气体，也不能真实反映土壤的气体排放速度。
产生以上误差的根本原因是采样箱内外的气体压力不平衡，使土壤或植物加速(或减慢)温室气体的排放速率，导致土壤或植物温室气体排放通量的测定误差。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用气体平衡袋进行温室气体采样方法，能够自动调节箱内外气体平衡，减少气体采样误差。
为实现这样的目的，本发明在测定土壤或植物排放气体通量的封闭箱内设置一个气体平衡袋，用专用气泵通过封闭箱上开的小孔给气体平衡袋填充适量空气，使气体平衡袋膨胀而占据封闭箱内一定体积，然后按传统封闭箱常规方法抽取气体、测定、计算处理结果。气体平衡袋能够调节箱内外气压保持一致，从而实现准确测定土壤或植物的温室气体排放通量。
本发明的方法具体如下1、制作有气体平衡袋的采样箱在采集气体的普通封闭箱体上开一个约5-10mm的小孔，将气体平衡袋的开口端由箱内伸出向箱外，并固定在封闭箱开孔处的箱壁上，保持塑料袋内的气体通过开孔与大气相通。气体平衡袋可以采用普通的塑料薄膜制成，大小为50×100mm，膜厚度为0.5～1.5mm。
2、在封闭箱盖住目标土壤或植物前，用手动气泵或吹气球通过封闭箱上的开孔给箱内气体平衡袋填充适量空气，使气体平衡袋膨胀至大约三分之二体积即可。
3、抽取气体、分析、计算，得到目标土壤或植物的温室气体排放通量的结果。
在采气测定过程中，当封闭箱内由于土壤或植物排放的温室气体导致箱内气压大于箱外大气压时，气体平衡袋被挤压缩小，通过封闭箱上开的小孔排除一定量袋内空气，即通过箱内的气体平衡袋调节箱内外的气压保持一致。而在用采样针采样的瞬间，当封闭箱内气体压力降低时，封闭箱外的空气会通过封闭箱上的小孔进入箱内的气体平衡袋，使箱内外气压保持一致，避免土壤或植物向箱内排放气体的速率瞬间加大。
本发明实现容易，操作简单，能真实、准确地测定土壤或植物排放温室气体的通量，减少原位测定和实验室研究的测定误差，可用于评估自然环境、农业、工业和污水处理工程产生温室气体的通量，指导生产和研究。
图1为本发明采用的带气体平衡袋的采样箱结构示意图。
图中，1为气体采样管，2为采样箱箱体，3为小孔，4为气体平衡袋。
具体实施例方式
以下结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明采用的带气体平衡袋的采样箱如图1所示，采样箱由气体采样管1、开有小孔3的采样箱箱体2、气体平衡袋4组成。
实施例污水土地处理过程土壤产生温室气体的通量测定1、制作有气体平衡袋的采样箱用5mm厚的有机玻璃制作成300×300×400mm的箱体结构，顶部设有采气的气管，在箱壁开一个约8mm的小孔，将一个塑料袋(大小为50×100mm，膜厚度为1.0mm)的开口端由箱内伸出向箱外，然后用胶粘剂将塑料袋的开口端的膜固定在封闭箱开孔处的箱壁上，保持塑料袋内的气体通过开孔与大气相通；2、在封闭箱盖住处理污水的土壤前，用吹气球通过封闭箱上的开孔给箱内塑料袋充空气，使塑料袋膨胀至约三分之二体积即可；3、将以上封闭箱盖在需要测量的土壤上，底座插入土壤50mm；4、用采样针按设计要求，每隔15分钟抽取气体样品一次，用气象色谱分析样品中的N2O、CH4，得到污水处理系统土壤排放温室气体的通量。
在采气测定过程中，当封闭箱内由于土壤或植物排放的温室气体导致箱内气压大于箱外大气压时，气体平衡袋被挤压缩小，通过封闭箱上开的小孔排除一定量袋内空气，调节箱内外的气压保持一致。而在用采样针采样的瞬间，当封闭箱内气体压力降低时，封闭箱外的空气会通过封闭箱上的小孔进入箱内的气体平衡袋，使箱内外气压保持一致。本发明能真实、准确地测定土壤或植物排放温室气体的通量，减少原位测定和实验室研究的测定误差。
权利要求
1.一种利用气体平衡袋进行温室气体采样的方法，其特征在于在采集气体的封闭箱体上开一个5-10mm的小孔，将大小为50×100mm、膜厚度为0.5～1.5mm的气体平衡袋的开口端由箱内伸出向箱外，并固定在封闭箱开孔处的箱壁上，保持气体平衡袋内的气体通过开孔与大气相通，在封闭箱盖住目标土壤或植物前，通过封闭箱上的开孔给箱内气体平衡袋填充空气，使气体平衡袋膨胀至三分之二体积，然后按常规方法抽取气体、分析、计算，得到目标土壤或植物的温室气体排放通量的结果。
全文摘要
一种利用气体平衡袋进行温室气体采样的方法，在测定土壤或植物排放气体通量的封闭箱内设置一个气体平衡袋，通过封闭箱上开的小孔给气体平衡袋填充适量空气，使气体平衡袋膨胀而占据封闭箱内一定体积，然后按传统封闭箱常规方法抽取气体、测定、计算处理结果。本发明通过气体平衡袋调节箱内外气压保持一致，能真实、准确地测定土壤或植物排放温室气体的通量，减少原位测定和实验室研究的测定误差。
文档编号G01N5/00GK1563932SQ20041001754
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月8日 优先权日2004年4月8日
发明者胡湛波, 严立, 孔海南 申请人:上海交通大学