调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置及方法
【专利摘要】调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置及方法，标准装置面板上的出气接头与可调微量泵的进气口连接，可调微量泵的出气口与第一流量计的进气口连接，第一流量计的出气口与吸附管的进气口连接，吸附管的出气口与面板上的进气接头连接，开口样品箱罩在面板上，面板上的二氧化碳气源接头与第二流量计的出气口连接，第二流量计的进气口与调节阀的出气口连接，调节阀的进气口与缓冲容器的出气口连接，缓冲容器的进气口与换热器的出气口连接，换热器的进气口与减压阀的出气口连接，减压阀的进气口与二氧化碳气源连接。采用调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置能够主动任意调节二氧化碳通量、标准装置的泄漏及反扩散系数。
【专利说明】
调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种土壤二氧化碳释放到大气中模拟方法和装置，特别是一种能够主 动任意调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置及方法。
【背景技术】
[0002] 温室效应是气候变暖的主要原因，其中二氧化碳气体是最重要的温室气体。在全 球碳循环过程中，土壤中二氧化碳是全球碳循环的重要形式和环节。土壤的二氧化碳通量 作为陆地与大气界面温室气体交换的重要度量指标，不仅反映了土壤物理、土壤化学、土壤 生物性质，也反映了人类对土地利用、地下矿产资源、岩溶状况，土壤的二氧化碳通量还可 用于植被或地力恢复速率的评价。测量土壤二氧化碳通量的方法和仪器有多种，现有的二 氧化碳通量测量过程如附图1所示:将于一个下端开口的样品箱1扣在待测样地4上，由于土 壤中的二氧化碳在扩散与渗流作用下，逸出表面进入样品箱1，导致样品箱1内二氧化碳浓 度变化。栗3-直以恒定流速将样品箱1内的二氧化碳栗入二氧化碳测量仪器2内，通过测量 气流内二氧化碳浓度来反推得到二氧化碳通量。
[0003] 栗3的流率较大，二氧化碳测量仪器2内的二氧化碳浓度与样品箱1内的二氧化碳 浓度相等，二氧化碳测量仪器2内的二氧化碳浓度C为：
(1) J为被测土壤表面二氧化碳通量;S为样品箱1的底面积;V为样品箱1的空间体积; 为样品箱1的泄漏系数;先为反扩散系数；t为收集二氧化碳的时间。
[0004] 式（1)的解为：
Co为环境二氧化碳浓度，由多个测量周期测量得到的样品箱1内二氧化碳浓度变化规 律就可以通过线性或非线性拟合得到二氧化碳通量。
[0005] 由于土壤二氧化碳通量随环境的温、湿度和气压的变化有较大的变化，因此，检验 测量土壤二氧化碳通量的方法和仪器的准确性和可靠性，就需要不受环境的温、湿度和气 压变化的土壤二氧化碳通量标准装置。中国专利文献公开了一种"任意调节二氧化碳通量 和泄漏及反扩散系数的方法及标准装置（申请号:201510052723.0)"，该装置采用多个小孔 的开闭来调节泄露和反扩散系数，但是在实践中由于灰尘可能堵塞小孔，改变泄露和反扩 散系数。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种能够主动任意调节二氧化 碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置及方法，该装置和方法能够用于检验测量二氧化碳 通量的仪器和测量方法的准确性和可靠性。
[0007] 本发明的技术方案是：调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置，包括 开口样品箱、面板、可调微量栗、第一流量计、吸附管、第二流量计、调节阀、缓冲容器、换热 器、减压阀及二氧化碳气源。
[0008] 所述的面板上设有进气接头、出气接头及二氧化碳气源接头，二氧化碳气源接头 处在进气接头及出气接头之间，面板为采用致密材料制成的平面板，当开口样品箱紧扣在 面板上进行二氧化碳通量测量时，致密材料制成的面板能够阻挡二氧化碳的反扩散。
[0009] 所述的致密材料为玻璃及不锈钢。
[0010] 所述的吸附管装有能吸附二氧化碳的吸附材料，所述的吸附材料为氢氧化钙。 [0011]面板上的出气接头的一端通过管道与可调微量栗的进气口连接，可调微量栗的出 气口通过管道与第一流量计的进气口连接，第一流量计的出气口通过管道与吸附管的进气 口连接，吸附管的的出气口通过管道与面板上的进气接头连接，开口样品箱罩在面板上，并 将进气接头、出气接头及二氧化碳气源接头罩在开口集氡罩内，面板上的二氧化碳气源接 头通过管道与第二流量计的出气口连接，第二流量计的进气口通过管道与调节阀的出气口 连接，调节阀的进气口通过管道与缓冲容器的出气口连接，缓冲容器的进气口通过管道与 换热器的出气口连接，换热器的进气口通过管道与减压阀的出气口连接，减压阀的进气口 通过管道与二氧化碳气源连接。
[0012] 采用调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置来主动任意调节二氧化 碳通量、标准装置的泄漏及反扩散系数的过程如下： 将开口样品箱紧扣在面板上，保证样品箱与面板接触面之间无泄漏，然后接通二氧化 碳气源，通过调节阀来调节二氧化碳通量。
[0013] 控制可调微量栗的流率来调节泄漏及反扩散系数。由于开口样品箱和面板组成的 密闭空间内的二氧化碳无法通过泄漏和反扩散效应逸出到外界大气中，只能随空气被可调 微量栗抽出通过第一流量计进入吸附管，空气中的二氧化碳被吸附管中的吸附材料吸附 后，不含二氧化碳的空气进入开口样品箱，这样就能够通过控制可调微量栗的流率来调节 泄漏及反扩散系数。
[0014] 本发明的进一步技术方案是:将第一流量计与吸附管之间的管道断开。
[0015] 将开口样品箱紧扣在面板上，保证样品箱与面板接触面之间无泄漏，然后接通二 氧化碳气源，通过调节阀来调节二氧化碳通量。
[0016] 控制可调微量栗的流率来调节泄漏及反扩散系数，由于开口样品箱和面板组成的 密闭空间内的二氧化碳无法通过泄漏和反扩散效应逸出到外界大气中，只能随空气被可调 微量栗抽出通过第一流量计进入外界大气，外界大气的空气中的二氧化碳被吸附管中的吸 附材料吸附后，不含二氧化碳的空气进入开口样品箱，这样就能够通过控制可调微量栗的 流率来调节泄漏及反扩散系数。
[0017] 本发明与现有技术相比具有如下特点： 装置及测量方法简单，二氧化碳通量、泄漏及反扩散系数能够主动任意调节。
[0018] 以下结合附图和【具体实施方式】对本发明的详细结构作进一步描述。
【附图说明】
[0019] 附图1为现有的二氧化碳通量测量装置结构示意图； 附图2为本发明提供的调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置结构示意 图，图中第一流量计与吸附管通过管道连接； 附图3为本发明提供的调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置结构示意 图，图中第一流量计与吸附管断开。
【具体实施方式】
[0020] 实施例一、调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置，包括开口样品箱 1、面板5、可调微量栗6、第一流量计7、吸附管8、第二流量计9、调节阀10、缓冲容器11、换热 器12、减压阀13及二氧化碳气源14。
[0021] 所述的面板5上设有进气接头5-1、出气接头5-2及二氧化碳气源接头5-3,二氧化 碳气源接头5-3处在进气接头5-1及出气接头5-2之间，面板5为采用致密材料制成的平面 板，当开口样品箱1紧扣在面板5上进行二氧化碳通量测量时，致密材料制成的面板5能够阻 挡二氧化碳的反扩散。
[0022] 所述的致密材料为玻璃及不锈钢。
[0023]所述的吸附管8装有能吸附二氧化碳的吸附材料，所述的吸附材料为氢氧化钙。
[0024] 面板5上的出气接头5-2的一端通过管道与可调微量栗6的进气口连接，可调微量 栗6的出气口通过管道与第一流量计7的进气口连接，第一流量计7的出气口通过管道与吸 附管8的进气口连接，吸附管8的的出气口通过管道与面板5上的进气接头5-1连接，开口样 品箱1罩在面板5上，并将进气接头5-1、出气接头5-2及二氧化碳气源接头5-3罩在开口集氡 罩5内，面板5上的二氧化碳气源接头5-3通过管道与第二流量计9的出气口连接，第二流量 计9的进气口通过管道与调节阀10的出气口连接，调节阀10的进气口通过管道与缓冲容器 11的出气口连接，缓冲容器11的进气口通过管道与换热器12的出气口连接，换热器12的进 气口通过管道与减压阀13的出气口连接，减压阀13的进气口通过管道与二氧化碳气源14连 接。
[0025] 采用调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置来主动任意调节二氧化 碳通量、标准装置的泄漏及反扩散系数的过程如下： 将开口样品箱1紧扣在面板5上，保证样品箱1与面板5接触面之间无泄漏，然后接通二 氧化碳气源14,通过调节阀10来调节二氧化碳通量。
[0026] 控制可调微量栗6的流率来调节泄漏及反扩散系数。由于开口样品箱1和面板5组 成的密闭空间内的二氧化碳无法通过泄漏和反扩散效应逸出到外界大气中，只能随空气被 可调微量栗6抽出通过第一流量计7进入吸附管8，空气中的二氧化碳被吸附管8中的吸附材 料吸附后，不含二氧化碳的空气进入开口样品箱1，这样就能够通过控制可调微量栗6的流 率来调节泄漏及反扩散系数。
[0027] 实施例二、调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置，参照实施例一，与 实施例一不同的是，将第一流量计7与吸附管8之间的管道断开。
[0028] 采用调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置来主动任意调节二氧化 碳通量、标准装置的泄漏及反扩散系数的过程如下： 将开口样品箱1紧扣在面板5上，保证样品箱1与面板5接触面之间无泄漏，然后接通二 氧化碳气源14,通过调节阀10来调节二氧化碳通量。
[0029]调节二氧化碳通量、标准装置的泄漏及反扩散系数的过程如下： 控制可调微量栗6的流率来调节泄漏及反扩散系数，由于开口样品箱1和面板5组成的 密闭空间内的二氧化碳无法通过泄漏和反扩散效应逸出到外界大气中，只能随空气被可调 微量栗6抽出通过第一流量计7进入外界大气，外界大气的空气中的二氧化碳被吸附管8中 的吸附材料吸附后，不含二氧化碳的空气进入开口样品箱1，这样就能够通过控制可调微量 栗6的流率来调节泄漏及反扩散系数。
【主权项】
1. 调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置，其特征是:包括开口样品箱、面 板、可调微量栗、第一流量计、吸附管、第二流量计、调节阀、缓冲容器、换热器、减压阀及二 氧化碳气源； 所述的面板上设有进气接头、出气接头及二氧化碳气源接头，二氧化碳气源接头处在 进气接头及出气接头之间，面板为采用致密材料制成的平面板，当开口样品箱紧扣在面板 上进行二氧化碳通量测量时，致密材料制成的面板能够阻挡二氧化碳的反扩散； 所述的致密材料为玻璃及不锈钢； 所述的吸附管装有能吸附二氧化碳的吸附材料，所述的吸附材料为氢氧化钙； 面板上的出气接头的一端通过管道与可调微量栗的进气口连接，可调微量栗的出气口 通过管道与第一流量计的进气口连接，第一流量计的出气口通过管道与吸附管的进气口连 接，吸附管的的出气口通过管道与面板上的进气接头连接，开口样品箱罩在面板上，并将进 气接头、出气接头及二氧化碳气源接头罩在开口集氡罩内，面板上的二氧化碳气源接头通 过管道与第二流量计的出气口连接，第二流量计的进气口通过管道与调节阀的出气口连 接，调节阀的进气口通过管道与缓冲容器的出气口连接，缓冲容器的进气口通过管道与换 热器的出气口连接，换热器的进气口通过管道与减压阀的出气口连接，减压阀的进气口通 过管道与二氧化碳气源连接。2. 采用如权利要求1所述的调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置来主动 任意调节二氧化碳通量、标准装置的泄漏及反扩散系数，其特征是： 将开口样品箱紧扣在面板上，保证样品箱与面板接触面之间无泄漏，然后接通二氧化 碳气源，通过调节阀来调节二氧化碳通量； 控制可调微量栗的流率来调节泄漏及反扩散系数，由于开口样品箱和面板组成的密闭 空间内的二氧化碳无法通过泄漏和反扩散效应逸出到外界大气中，只能随空气被可调微量 栗抽出通过第一流量计进入吸附管，空气中的二氧化碳被吸附管中的吸附材料吸附后，不 含二氧化碳的空气进入开口样品箱，这样就能够通过控制可调微量栗的流率来调节泄漏及 反扩散系数。3. 如权利要求1所述的调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置，其特征是： 将第一流量计与吸附管之间的管道断开。4. 采用如权利要求3所述的调节二氧化碳通量和泄漏及反扩散系数的标准装置来主动 任意调节二氧化碳通量、标准装置的泄漏及反扩散系数，其特征是： 将开口样品箱紧扣在面板上，保证样品箱与面板接触面之间无泄漏，然后接通二氧化 碳气源，通过调节阀来调节二氧化碳通量； 控制可调微量栗的流率来调节泄漏及反扩散系数，由于开口样品箱和面板组成的密闭 空间内的二氧化碳无法通过泄漏和反扩散效应逸出到外界大气中，只能随空气被可调微量 栗抽出通过第一流量计进入外界大气，外界大气的空气中的二氧化碳被吸附管中的吸附材 料吸附后，不含二氧化碳的空气进入开口样品箱，这样就能够通过控制可调微量栗的流率 来调节泄漏及反扩散系数。
【文档编号】G01N33/24GK105974086SQ201610275520
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】谭延亮, 袁红志
【申请人】衡阳师范学院