详情

原文传递一种模拟间歇水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置及其实验方法

专利名称：	一种模拟间歇水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置及其实验方法
摘要：	本发明公开了一种模拟间歇水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置及其实验方法，包括稻田系统、沟渠水槽、水‑底泥采集系统、气体采集系统、供水系统、尾门、排水槽；供水系统位于稻田系统的侧面并通过水路管道连接，稻田系统中的矩形塑料盆钵在设有田埂的一侧与沟渠水槽相连接，稻田系统通过供水系统实现灌溉，通过田埂实现向沟渠水槽排水，气体采集装置和水‑底泥采集系统等间距的置于沟渠水槽中，水槽的尾部设有尾门，尾门后接排水槽；本发明可实现间歇式水动力可控条件下，排水沟渠中不同空间深度的温室气体及水和底泥的共同取样，对精确测定稻田排水沟渠中温室气体的排放通量及浓度分布，揭示其影响机制、控制因子具有重要理论和现实意义。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	扬州大学
发明人：	王玉琳;汪靓;何成达;程浩淼;程吉林
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910515740.1
公开号：	CN110161145A
代理机构：	扬州苏中专利事务所(普通合伙)
代理人：	沈志海
分类号：	G01N30/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N30
申请人地址：	225009 江苏省扬州市大学南路88号
主权项：	1.一种模拟间歇水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置，其特征是，包括供水系统、稻田系统、沟渠水槽(6)、气体采集系统(10)、水-底泥采集系统(9)、排水槽(8)；所述供水系统位于稻田系统的侧面，供水系统包括供水池(13)、水路管道(14)和计量泵(12)，水路管道(14)与供水池(13)贯通，且供水池(13)经水路管道(14)与稻田系统贯通，所述计量泵(12)设置于水路管道(14)上；所述稻田系统包括塑料盆钵(1)，供水池(13)经水路管道(14)与塑料盆钵(1)贯通，塑料盆钵(1)与沟渠水槽(6)贯通，且塑料盆钵(1)与沟渠水槽(6)相连接的塑料盆钵(1)一侧设有田埂(4)；所述气体采集系统(10)、水-底泥采集系统(9)等间距的置于沟渠水槽(6)中，沟渠水槽(6)的一端与塑料盆钵(1)贯通，另一端与排水槽(8)贯通，且沟渠水槽(6)与排水槽(8)贯通的一端设有用以调节水槽(6)内水位的尾门(7)；所述气体采集系统(10)包括气体采集箱(17)、气样取样管(18)、温度传感器探头(15)、压力平衡管(20)和气压计(21)；压力平衡管(20)上塞有橡胶塞帽，温度传感器探头(15)、压力平衡管(20)和气压计(21)分别穿过气体采集箱(17)并延伸至气体采集箱(17)内；所述气样取样管(18)的数量为若干个，若干个气样取样管(18)等间距设置在气体采集箱(17)的侧面，且气样取样管(18)上设有采气阀(28)；所述水-底泥采集系统(9)包括若干个带阀水样取样管(19)和若干个带阀泥样取样管(23)，若干个带阀水样取样管(19)等间距设置在气体采集箱(17)上，若干个带阀泥样取样管(23)等间距设置在气体采集箱(17)上，且带阀水样取样管(19)和带阀泥样取样管(23)与气样取样管(18)设置在气体采集箱(17)上的同一侧面。 2.根据要求1所述的一种模拟间歇水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置，其特征是，所述塑料盆钵(1)为矩形塑料盆钵，塑料盆钵(1)的尺寸为，长度90cm-360cm，宽度90cm-360cm，高度20cm-40cm，厚度3-6mm；塑料盆钵(1)与沟渠水槽(6)相连接的塑料盆钵(1)一侧设有田埂(4)，其余侧面均为有机玻璃构成；所述塑料盆钵(1)内设有水稻土(11)，水稻土(11)内种植有水稻(3)，且塑料盆钵(1)上设有支撑架，支撑架用来调节塑料盆钵(1)的高度。 3.根据要求1所述的一种模拟间歇水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置，其特征是，所述沟渠水槽(6)的材质为PVC材质，沟渠水槽(6)的深度为50-150cm，厚度为3-6mm，长度为300cm-1200cm；沟渠水槽(6)还设有整流板(5)，整流板(5)设置于靠近沟渠水槽(6)与塑料盆钵(1)连接处。 4.根据要求1所述的一种模拟间歇水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置，其特征是，所述气样取样管(18)的管径为20-30mm且倾斜向上120-170度，等间距20-30cm设置在气体采集箱(17)的侧面；所述沟渠水槽(6)内依次设有底泥层(27)、水层(26)、空气层(25)；所述气样取样管(18)所处的高度与沟渠水槽(6)中的底泥层(27)、底泥层(27)与水层(26)之间的底泥-水界面、水层(26)、水层(26)与空气层(25)之间的水-气界面、空气层(25)所处的高度相对应；所述气样取样管(18)与气体采集箱(17)的连接处设有防止泥土堵塞的过滤纱网(29)。 5.根据要求1所述的一种模拟间歇水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置，其特征是，所述气体采集箱(17)的上部包覆有涤纶无纺夹心布(16)，所述涤纶无纺夹心布(16)包括两层涤纶无纺布以及夹于两层涤纶无纺布中间的塑料泡沫，涤纶无纺夹心布(16)用以控制箱内环境要素的变化，气体采集箱(17)上设有标尺(22)且每个气体采集箱(17)侧面的下部均设有若干个分布密集交换孔(24)，交换孔(24)的孔径为30-40mm，以实现气体采集箱(17)内外的水生态环境一致。 6.根据要求1所述的一种模拟间歇水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置，其特征是，所述带阀水样取样管(19)的管径为20-30mm，若干个带阀水样取样管(19)等间距10-20cm设置在气体采集箱(17)上，带阀泥样取样管(23)的管径为20-30mm，若干个带阀泥样取样管(23)等间距10-20cm设置在气体采集箱(17)上。 7.根据要求1所述的一种模拟间歇水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置，其特征是，所述气体采集箱(17)的顶部设有温度传感器探头安装孔、压力平衡管安装孔、气压计安装孔，温度传感器探头(15)、压力平衡管(20)和气压计(21)分别安装在温度传感器探头安装孔、压力平衡管安装孔、气压计安装孔上，并分别经温度传感器探头安装孔、压力平衡管安装孔、气压计安装孔延伸至气体采集箱(17)内。 8.根据要求1-7任意一项权利要求所述的一种模拟间歇水动力条件下排水沟渠温室气体排放的装置进行实验方法，其特征是，包括以下步骤：第一步、填入实验所需的水稻土(11)，将原位采集的稻田土(11)经过均质化后，均匀填入稻田系统的塑料盆钵(1)中；第二步、移栽实验所需的水稻(3)，将预先培育好的水稻(3)移栽至稻田系统的塑料盆钵(1)中，同时加入水稻(3)生长所需的水；第三步、填入实验所需的底泥，将原位采集的沟渠底泥经均质化后，均匀填入沟渠水槽(6)中，形成底泥层(27)；第四步、布设好采集装置，将气体采集系统(10)等间距的放置在沟渠水槽(6)中，并将温度传感器探头(15)、压力平衡(20)和气压计(21)依次穿过气体采集箱(17)顶部并进行安装固定；气样取样管(18)倾斜向上120-170度设置在气体采集箱(17)的侧面并与气体采集箱(17)联通；第五步、对水稻田进行灌溉，启动供水系统中的计量泵(12)，设定好流量大小并将供水池(13)内的水通过水路管道(14)流入塑料盆钵(1)中，根据需要对稻田稳定、定量、定时的灌溉；第六步、实现间歇式水动力排放，根据水稻(3)不同生长时期所需的灌溉水层深度进行灌溉，并通过田埂(4)将超量的水排出至沟渠水槽(6)中；第七步、沟渠水槽(6)中的水位控制，根据沟渠水槽(6)水位，调节沟渠水槽(6)尾部的尾门(7)，当沟渠水槽(6)水位过高时，打开尾门(7)，将沟渠水槽(6)内多余的水流入排水槽(8)，并经排水槽(8)排出，直至沟渠水槽(6)水位将至需要的高度，关闭尾门(7)，从而实现控制水槽(6)中的水位；第七步、采集气样及测定，根据实验周期，定期打开气样取样管(18)上方的采气阀(28)，用注射器通过气样取样管(18)实现对气体采集箱(17)内的气样进行采集，同时打开压力平衡管(20)上的橡胶塞帽，保证气体采集箱体(17)内外气压平衡，温度传感器探头(15)、气压计(21)分别测量出气体采集箱体(17)内的气温、气压，并记录气体采集箱体(17)内气温、气压；采样完毕快速盖紧压力平衡管(17)的橡胶塞帽并密闭气体采集箱(17)内的气体；气样进行测定，利用气相色谱仪测定所采集的气体，分析不同深度所测气体的浓度，所测气体的通量F用下式来计算：其中：D是温室气体分子扩散系数，单位为m2/s；ci,ci-1为实验装置上相邻两根气样取样管(18)中获得的温室气体浓度，单位为mg/m3；h为相邻气样取样管(18)的距离，单位为m；F为温室气体通量，单位为mg/m2s；第八步、采集水样和泥样并测定的主要污染物，待气样采集完毕，沟渠水槽(6)中水样和泥样的采集分别通过带阀水样取样管(19)和带阀泥样取样管(23)分层取出，对样品进行分析，检测其中的主要污染物种类和含量。
所属类别：	发明专利