一种泥沙浓度与温室气体关系的研究装置及方法与流程

本发明涉及温室气体检测领域，特别是一种泥沙浓度与温室气体关系的研究装置及方法。

背景技术

大气中能吸收地面反射的太阳辐射，并重新发射辐射的一些气体称之为温室气体，主要有二氧化碳（co2）、甲烷（ch4）、氧化亚氮（n2o）等。联合国政府间气候变化专门委员会（ipcc）2013年第五次评估报告，自工业革命以来大气中的co2、ch4和n2o等温室气体排放量显著增加，相应的全球气温平均上升了0.85℃。气候变暖对地球环境和人类活动已经产生了明显的影响，如冰川体积缩小，海平面上升等。其中co2和ch4是大气中最主要的温室气体，但ch4分子具有较强的红外吸收能力，单分子的增温潜势是co2的15-30倍，对温室效应的贡献率达到20%左右，是大气中含量仅次于co2的温室气体。

工业革命以来，大气中的二氧化碳(co2)和甲烷(ch4)等温室气体浓度逐年增加，其中ch4体积浓度从过去的0.72×10-6上升到目前的1.78×10-6，对全球气候变暖的贡献为15%。全球变暖已成为人类共同关注的热点话题，为了遏制气候的持续变暖，世界各国签订了一系列关于气候变化的重要文件，并制定了温室气体减排目标。

我国江河湖泊众多，由于水土流失，导致河流里面夹杂有大量的泥沙，而这些泥沙中存在微生物，所以泥沙在运动的过程中微生物可能会产生温室气体从而排放到大气中，导致全球气候变暖，因此急需要一种探究不同泥沙浓度对温室气体影响的装置，而目前市面上还不存在这种装置。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种泥沙浓度与温室气体关系的研究装置及方法，实现了结构简单、造价低、结实耐用、体积不大、便于野外实验携带、气密性好、操作方便，而且在实际应用中能够节省大量地人力物力财力，能够大大的保证实验结果的准确性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种泥沙浓度与温室气体关系的研究装置及方法，包括盛水容器、磁力搅拌器、反应仓、烘干器、气体分析装置，所述的盛水容器与进水管的一端连接，进水管的另一端与出水管的一端连接，出水管的另一端与反应仓连接；

所述的反应仓还包括外壳、滑轮组、曝气装置和底座，滑轮组通过钢丝固定在外壳上，曝气装置通过钢丝与滑轮组连接，外壳顶部设有进气管与出气管，外壳底部设有底座，底座活动安装在磁力搅拌器上，反应仓底部还设有磁石；

所述的干燥器与第一通气管的一端连接，第一通气管的另一端与进气管连接；

所述的气体分析装置与第二通气管的一端连接，第二通气管的另一端与出气管连接。

优选的方案中，所述的滑轮组由第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮和第四滑轮组成，第一滑轮通过钢丝与曝气装置连接，第二滑轮通过钢丝与电风扇连接，第三滑轮通过钢丝与电机连接，第四滑轮通过钢丝分别与第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮连接。

优选的方案中，所述的曝气装置由抽气泵、气泡石和曝气石组成，抽气泵与直杆的一端连接，直杆的另一端与曝气石连接，气泡石与斜杆的一端连接，斜杆的另一端与直杆固定连接，气泡石与横杆的一端连接，横杆的另一端与曝气石连接。

优选的方案中，所述的进水管与出水管的连接处设有三通阀。

优选的方案中，所述的外壳为圆柱形。

优选的方案中，所述的底座的直径大于外壳的直径。

优选的方案中，所述的钢丝为不锈钢材质。

优选的方案中，整个装置所有连接处都涂抹有凡士林、蜡油和502胶水。

优选的方案中，一种泥沙浓度与温室气体关系的研究方法：、

a）整个实验装置完全密封；

b）向水容器中加入含有泥沙的天然河道水，通过虹吸原理将含有泥沙的天然河道水注入反应仓内；

c）打开磁力搅拌器，通过反应仓内的磁石运动来模拟天然河道中水流速度的情况；

d）反应仓中通过电机以及滑轮组控制曝气装置下降到水体内，对水体进行曝气，其中曝气石对水体底部曝气，气泡石对水体表面由边界向中心曝气，达到对水体更加均匀曝气的效果，同时电风扇在水体上空带动空气流动，如此大大缩短了水气界面达到动态平衡的时间，从而使泥沙中微生物更快产生温室气体；

e）反应仓中的气体先通过进气管进入干燥器中，避免了气体中的水分对气体分析装置造成损伤，继而通过气体分析装置检测之后的气体再通过出气管导回反应仓中；

f）通过改变水容器中的泥沙浓度，重复步骤a）~e），记录气体分析装置测量的数据，得到泥沙浓度与温室气体的关系。

本发明所提供的一种泥沙浓度与温室气体关系的研究装置及方法，通过采用上述结构，具有以下有益效果：

（1）实现了泥沙浓度与温室气体关系的研究，方便了实验室研究的需要；

（2）整个装置结构简单，操作方便，大大提高了工作效率；

（3）整个装置气密性好，大大提高了试验结果的准确性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的反应仓结构示意图。

图3为本发明的曝气装置结构示意图。

图4为本发明的滑轮组结构示意图。

图中：水容器1，磁力搅拌器2，反应仓3，干燥器4，气体分析装置5，出水管6，三通阀7，进水管8，第一通气管9，第二通气管10，外壳11，滑轮组12，曝气装置13，磁石14，进气管15，出气管16，抽气泵17，直杆18，斜杆19，横杆20，气泡石21，曝气石22，电机23，电风扇24，第一滑轮25，第二滑轮26，第三滑轮27，第四滑轮28，底座29。

具体实施方式

如图1-4中，一种泥沙浓度与温室气体关系的研究装置及方法，包括盛水容器1、磁力搅拌器2、反应仓3、烘干器4、气体分析装置5，所述的盛水容器1与进水管8的一端连接，进水管8的另一端与出水管6的一端连接，出水管6的另一端与反应仓3连接；

所述的反应仓3还包括外壳11、滑轮组12、曝气装置13和底座29，滑轮组12通过钢丝固定在外壳11上，曝气装置13通过钢丝与滑轮组12连接，外壳11顶部设有进气管15与出气管16，外壳11底部设有底座29，底座29活动安装在磁力搅拌器2上，反应仓3底部还设有磁石14；

所述的干燥器4与第一通气管9的一端连接，第一通气管1的另一端与进气管15连接；

所述的气体分析装置5与第二通气管10的一端连接，第二通气管10的另一端与出气管16连接。

本发明的有益效果：实现了实验室中进行泥沙浓度与温室气体关系的试验，充分考虑各种因素对试验结果的影响，大大提高了所得结果的可靠性和准确性。

优选的方案中，所述的滑轮组12由第一滑轮25、第二滑轮26、第三滑轮27和第四滑轮28组成，第一滑轮25通过钢丝与曝气装置12连接，第二滑轮26通过钢丝与电风扇24连接，第三滑轮27通过钢丝与电机23连接，第四滑轮28通过钢丝分别与第一滑轮25、第二滑轮26、第三滑轮27连接。这种结构的有益效果在于：灵活控制曝气程度，加快水气界面达到动态平衡的时间。

优选的方案中，所述的曝气装置13由抽气泵17、气泡石21和曝气石22组成，抽气泵17与直杆18的一端连接，直杆18的另一端与曝气石22连接，气泡石21与斜杆19的一端连接，斜杆19的另一端与直杆18固定连接，气泡石21与横杆20的一端连接，横杆20的另一端与曝气石22连接。这种结构的有益效果在于：确保了水体充分曝气。

优选的方案中，所述的进水管8与出水管6的连接处设有三通阀7。这种结构的有益效果在于：密封可靠，动作灵敏，方便循环使用。

优选的方案中，所述的外壳11为圆柱形。这种结构的有益效果在于：方便实验操作。

优选的方案中，所述的底座29的直径大于外壳11的直径。这种结构的有益效果在于：使水体得到充分的搅拌。

优选的方案中，所述的钢丝为不锈钢材质。这种结构的有益效果在于：避免生锈，提高了装置的耐用性。

优选的方案中，整个装置所有连接处都涂抹有凡士林、蜡油和502胶水。这种结构的有益效果在于：增强了整个装置的气密性，提高了实验结果的准确度。

优选的方案中，一种泥沙浓度与温室气体关系的研究方法：

a）整个实验装置完全密封；

b）向水容器1中加入含有泥沙的天然河道水，通过虹吸原理将含有泥沙的天然河道水注入反应仓3内；

c）打开磁力搅拌器2，通过反应仓3内的磁石14运动来模拟天然河道中水流速度的情况；

d）反应仓3中通过电机23以及滑轮组13控制曝气装置12下降到水体内，对水体进行曝气，其中曝气石22对水体底部曝气，气泡石21对水体表面由边界向中心曝气，达到对水体更加均匀曝气的效果，同时电风扇24在水体上空带动空气流动，如此大大缩短了水气界面达到动态平衡的时间，从而使泥沙中微生物更快产生温室气体；

e）反应仓3中的气体通过进气管15进入干燥器4中，避免了气体中的水分对气体分析装置5造成损伤，通过气体分析装置5检测之后的气体再通过出气管16导回反应仓3中；

f）通过改变水容器1中的泥沙浓度，重复步骤a）~e），记录气体分析装置5测量的数据，得到泥沙浓度与温室气体的关系。