PicarroPGHA5SF土壤呼吸通量觀測系統(tǒng)運(yùn)行原理

一、概述

      土壤是溫室氣體產(chǎn)生的重要排放源，深入了解三種主要溫室氣體的土壤排放機(jī)制以及影響因素，對控制土壤溫室氣體排放、遏制地球溫室效應(yīng)有重要意義。
      PGHA5SF土壤溫室氣體通量及同位素觀測系統(tǒng)能完美的適應(yīng)了科研工作者的需要，能進(jìn)行準(zhǔn)確、自動(dòng)、重復(fù)的自動(dòng)化測量5種溫室氣體通量，可在惡劣的環(huán)境中無人值守長期連續(xù)監(jiān)測土壤溫室氣體排放，也可觀測同位素的豐度。用戶可選擇多種測量模式和呼吸室，設(shè)置不同的測量參數(shù)，適合更多的測量研究工作。

二、 設(shè)計(jì)依據(jù)
1、 《地面氣象觀測規(guī)范》
2、 《氣象儀器和觀測方法指南》
3、 《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范》

三、 系統(tǒng)組成、功能及指標(biāo)
      系統(tǒng)采用土壤呼吸室+高精度多組份分析儀，通過多路閥實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)的自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)通量與關(guān)鍵環(huán)境要素的耦合監(jiān)測。
      系統(tǒng)采用密閉動(dòng)態(tài)箱法，呼吸罩自動(dòng)關(guān)閉前，抽氣泵打開，用背景濃度的空氣沖刷整個(gè)氣路。之后氣室自動(dòng)關(guān)閉，測量過程中，將氣室和分析儀連成閉合回路，氣室內(nèi)目標(biāo)氣體濃度隨時(shí)間增大，通過測量得到目標(biāo)氣體濃度差隨時(shí)間的變化速率Δc/Δt，自動(dòng)計(jì)算出目標(biāo)氣體通量值。
      可以與PICARRO的各種溫室氣體分析儀或同位素分析儀兼容，測量CO、CO2、CH4、N2O、NH3、H2O等氣體通量，還可測量CO2、CH4氣體中同位素的δ13C氣體通量以及氣體N2O中δ15Nα 、δ15Nβ和δ15N同位素通量。

可選分析儀及可測參數(shù)

(一) 土壤呼吸室
土壤呼吸室采用加拿大FORERUNNER公司的AC001土壤呼吸室，產(chǎn)品小巧、攜帶方便，可集成溫濕度測量探頭，低功耗設(shè)計(jì)，可在無人值守的野外站長期使用。
1、 氣體輸送管線伴熱至40度，避免氣體損失；
2、 呼吸室容量：1725 cm3；
3、 呼吸室表面積：182.4 cm2
4、 密封板直徑：15.24cm;
5、 高度（打開）：40cm;
6、 電壓：12VDC
7、 功率（運(yùn)動(dòng)）：8W
8、 功率（閑置）：1W
9、 質(zhì)量：2kg
10、 呼吸室材料:鋁
11、 電連接器：尼龍
(二) 多路控制器
多路控制器內(nèi)部安裝12路控制閥，可通過軟件控制多路閥實(shí)現(xiàn)多個(gè)呼吸室的連續(xù)測量，多可切換12個(gè)呼吸室。

(三) 溫室氣體分析單元
溫室氣體分析儀采用Picarro公司生產(chǎn)的五組分高精度分析儀，此分析儀是一臺(tái)能同時(shí)測量五組分氣體的分析儀。
分析儀采用基于時(shí)間域第四代波長掃描光腔衰蕩光譜技術(shù)（WS-CRDS），此原理是將待測氣體的濃度與被測氣體特征波長在氣室中衰減的時(shí)間建立線性關(guān)系，測量氣體的濃度。而波長掃描光腔衰蕩光譜（WS-CRDS）技術(shù)通過在光學(xué)腔內(nèi)通過鏡片反射建立長達(dá)20千米的光程，這樣可以在極短的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測到ppb 水平甚至ppt 水平的氣體。
(四) 供電單元
系統(tǒng)具有兩種供電模式：一是220V/50Hz供電。供電系統(tǒng)配有過流保護(hù)裝置，UPS用于為分析儀和開關(guān)電源供電，保證系統(tǒng)在斷電的情況下，能工作15分鐘；二是采用磷酸鐵鋰電池模塊做為蓄電模塊，具有安全、環(huán)保、大容量、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。
采用48Vdc/50A電池，能保證三小時(shí)的連續(xù)工作。

四、 系統(tǒng)特點(diǎn)
1、 系統(tǒng)多可同時(shí)測量CO2、CH4、N2O、NH3和H2O。
2、 主機(jī)可更換，設(shè)備無縫銜接Picarro全系列痕量氣體和穩(wěn)定同位素分析儀。
3、 呼吸室采用雙密封設(shè)計(jì)，減少氣體的泄露。
4、 呼吸室具有*通風(fēng)設(shè)計(jì)，避免周圍環(huán)境對測量精度的影響。
5、 集成兩個(gè)外部接口，可集成土壤溫度、濕度探頭。
6、 采用高精度、高穩(wěn)定性的溫室氣體及同位素分析儀，測量可達(dá)到ppb級的精度。
7、 采用多路切換，同時(shí)測量十二路土壤呼吸通量。
8、 系統(tǒng)配有土壤通量自動(dòng)計(jì)算軟件，可自動(dòng)計(jì)算各個(gè)呼吸室測量的土壤呼吸通量。