专利名称：流动水体温室气体排放量的测定方法
技术领域：
本发明涉及一种流动水体温室气体排放量的测定方法，适用流动状态下水-气界面C02、CH4, N2O等温室气体排放量的测定。
背景技术：
温室气体是指地球大气中导致温室效应的气体，主要包括C02、CH4, N2O和水蒸气等。红外线在向太空散射过程中易被大气层中的温室气体吸收，使很大一部分辐射能又返回到地球表面，从而导致全球温度上升，这种增温效应称为温室效应。与(X)2相比，CH4在大气中停留时间更长，具有更强的红外线吸收能力，其增温潜势大约是(X)2的23倍。N20的增温效应约是(X)2的298倍。据估计，大气中的(X)2体积分数已经从1750年的280 X 10_6增长到1999年的367X 10_6，并且每年仍以1. 5X 10_6的速度增长。同时，大气中CH4体积分数从 700 X 10_9增长到1745 X 10_9，年均增长速度为7 X 10-9。大气中N2O体积分数从1750年的 270 X ΙΟ"9增长到目前的314X 10_9，年均增长速度约为0. 8X 10_9。在过去几十年里，大气中CO2、CH4和N2O分别以年均0. 5%，0. 8%和0. 3%的速度在增长。地球大气中CO2的排放源主要是化石燃料的燃烧、土地利用和覆盖变化；CH4主要来源于湿地、稻田、化石燃料开采和反刍动物肠胃发酵等；n20的排放源主要有土壤释放、水体、生物物质燃烧和化石燃料的燃烧等。在所有排放源中，水体是温室气体产生的重要排放源。然而水面不同于旱地，温室气体排放量测定麻烦，测量误差大，从而影响水体温室气体排放量的估测。目前常采用的监测方法包括静态箱法、梯度计算法、倒置漏斗法等。静态箱法是一种原理简单、方便操作的水气界面气体通量观测方法。它通过在水体表面放置一个顶部密封的箱体，箱体通过绳子固定，箱体底部中通，收集表层水体以扩散方式排放的温室气体，每隔一段时间测量箱体中待测气体的浓度，根据浓度随时间的变化率来计算被覆盖水域待测温室气体的排放通量。静态箱方法通常只能获得点上的通量数据，且劳动强度大，不适宜开展大区域、长期的观测；尤其对于流动水体测定难度大，流动水体产生的波浪会使箱体对水面产生扰动，影响温室气体的产生，箱体与表层水体的摩擦引起的扰动，也可能导致额外的温室气体排放，影响观测结果的准确性。梯度计算法基于水气界面的温室气体扩散通量取决于水体与大气中对应气体的浓度以及气体的交换系数，通过同时测量表层水和大气中的温室气体浓度，计算两者的浓度差，再根据气体交换系数，计算通量。梯度法通过不同的气体浓度分析方法，可以实现对任何水生态系统表层水体和大气温室气体浓度的连续监测。然而该方法可能存在较大的不确定性，这种不确定性与相关环境因素如风速、降雨等的显著变化有关。倒置漏斗法(invert funnel)是用以对通过冒泡方式排放的温室气体进行采集和分析的观测方法。它是以倒置的漏斗联接气体收集装置，将装置置于水体表层以下一定高度处，收集水下产生的气泡，通过分析气体收集装置中气体的浓度，估算通过冒泡方式排放的气体通量。然而冒泡排放存在很强的时间和空间变异特征，因为冒泡是甲烷的主要排放方式，因此该方法会低估(X)2和队0的排放通量。该方法也不适用于流动水体的情况。
发明内容
为了较准确测量流动温室气体排放量，本发明的目的是提供一种流动水体温室气体排放量的测定方法。利用该方法在流动水体进行长期系统的测定结果可以用来估算水体氮素收支、水体温室气体排放通量估算与减排措施评价。该发明适应水面流动的特点，方便、快捷、准确地采集水面温室气体；在河流、湖泊、水库等水面应用效果良好。完成上述发明认任务的方案是，一种流动水体温室气体排放量的测定方法，其特征在于，步骤如下(1).制作若干个漂浮采样箱；(2).两两漂浮采样箱之间通过固定绳相连，依次轻置于水面上方，然后用软塞把通气孔密封；(3).用针筒抽取漂浮采样箱箱内的气体于真空瓶中作为背景样，同时记录每个箱体的采样时间；(4).通过固定绳牵漂浮采样箱的箱体沿水漂流，再将漂浮采样箱依次小心拉回岸边，用针筒再次抽取漂浮采样箱箱内的气体于真空瓶中作为对比样，同时记录每个箱体的采样时间；(5).将每个漂浮采样箱采集的背景样和对比样带回实验室，测定样品的C02、CH4, N2O浓度；(6).计算水体的各温室气体排放速率。更优化和更具体地说，本发明各个步骤的操作方法是步骤(1)所述的漂浮采样箱制作3个或以上；步骤(1)所述的漂浮采样箱的结构是漂浮采样箱密封的箱体外面设有漂浮装置，箱体两端有固定绳相连；箱体的底部中通；箱体上端设有有带采样垫的采样孔一个，及通气孔一个；箱体四周裹有锡箔反光材料；步骤(4)所述的“通过固定绳牵着最后一个漂浮采样箱，并带动其他漂浮采样箱沿水漂流，再将漂浮采样箱依次小心拉回岸边”，是箱体沿水漂流约5 20分钟；步骤(4)所述的“同时记录每个箱体的采样时间”，还增加有记录采样时的大气温度、水体温度、风速、大气压等指标；步骤(6)所述的“计算水体的各温室气体排放速率”，是指用以下公式来计算水体的各温室气体排放速率，各采样箱的平均温室气体排放速率即为该河段温室气体排放速率
权利要求
1.一种流动水体温室气体排放量的测定方法，其特征在于，步骤如下(1).制作若干个漂浮采样箱；(2).两两漂浮采样箱之间通过固定绳相连，依次轻置于水面上方，然后用软塞把通气孔密封；(3).用针筒抽取漂浮采样箱箱内的气体于真空瓶中作为背景样，同时记录每个箱体的采样时间；(4).通过固定绳牵漂浮采样箱的箱体沿水漂流，再将漂浮采样箱依次小心拉回岸边， 用针筒再次抽取漂浮采样箱箱内的气体于真空瓶中作为对比样，同时记录每个箱体的采样时间；(5).将每个漂浮采样箱采集的背景样和对比样带回实验室，测定样品的C02、CH4,N2O 浓度；(6).计算水体的各温室气体排放速率。
2.根据权利要求1所述的流动水体温室气体排放量的测定方法，其特征在于，步骤(1)所述的漂浮采样箱制作3个或以上；步骤(1)所述的漂浮采样箱的结构是漂浮采样箱密封的箱体外面设有漂浮装置，箱体两端有固定绳相连；箱体的底部中通；箱体上端设有有带采样垫的采样孔一个，及通气孔一个；箱体四周裹有锡箔反光材料。
3.根据权利要求1所述的流动水体温室气体排放量的测定方法，其特征在于，步骤(4) 所述的“通过固定绳牵漂浮采样箱的箱体沿水漂流”，是“通过固定绳牵着最后一个漂浮采样箱，并带动其他漂浮采样箱沿水漂流，再将漂浮采样箱依次小心拉回岸边”。
4.根据权利要求1所述的流动水体温室气体排放量的测定方法，其特征在于，步骤(4) 所述的“通过固定绳牵漂浮采样箱的箱体沿水漂流”，是箱体沿水漂流约5 20分钟。
5.根据权利要求1所述的流动水体温室气体排放量的测定方法，其特征在于，步骤(4) 所述的“同时记录每个箱体的采样时间”，还增加有记录采样时的大气温度、水体温度、风速、大气压。
6.根据权利要求1 5之一所述的流动水体温室气体排放量的测定方法，其特征在于， 步骤(6)所述的“计算水体的各温室气体排放速率”，是指用以下公式来计算水体的各温室气体排放速率，各采样箱的平均温室气体排放速率即为该河段温室气体排放速率
全文摘要
流动水体温室气体排放量的测定方法⑴制作若干个漂浮采样箱；⑵两两漂浮采样箱通过固定绳相连，依次置于水面上，用软塞把通气孔密封；⑶用针筒抽取漂浮采样箱箱内气体于真空瓶中作为背景样，并记录每个箱体的采样时间；⑷牵箱体沿水漂流，再将漂浮采样箱拉回岸边，用针筒再次抽取漂浮采样箱箱内的对比样，并记录采样时间；⑸将每个漂浮采样箱采集的背景样和对比样带回实验室，测定样品的CO2、CH4、N2O浓度；⑹计算水体的各温室气体排放速率。本发明在水面进行长期系统的测定结果可用来估算水体氮素收支、水体温室气体排放通量估算与减排措施评价。适应流动水体的特点，方便、快捷、准确地采集水面温室气体。
文档编号G01N33/18GK102331484SQ20111016735
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者夏永秋, 李晓波, 李跃飞, 颜晓元 申请人:中国科学院南京土壤研究所