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原文传递含水层硝酸盐反硝化速率原位测定方法和装置

专利名称：	含水层硝酸盐反硝化速率原位测定方法和装置
摘要：	一种含水层硝酸盐反硝化速率原位测定方法：1)抽取特定含水层的地下水，加入同位素标记的KNO3(15N)和KBr药剂；2)将步骤1的地下水注入到井下预定深度；3)步骤2的注入完成后，分不同时间采集地下水样至容器中，通过氦气置换出等体积水样，收集容器中上层气体，提取气体产物；4)测定步骤3提取的气体产物中的同位素气体15N2O‑N+15N2‑N浓度，同时分别测定不同时间采集地下水样中的示踪剂15N和Br‑浓度及反应物的残留量的浓度，并将各测试因子浓度与时间的关系绘制成浓度穿透曲线，采用15N同位素示踪剂法计算含水层中硝酸盐反硝化速率。本发明还公开了实现上述方法的装置。
专利类型：	发明专利
申请人：	生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心
发明人：	郇环;姜永海;张军军;耿宏志;刘兵;杨昱;贾永锋;廉新颖;马雄飞
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T18:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN201911306763.8
公开号：	CN111060618A
代理机构：	北京东和长优知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	周捷;吴强
分类号：	G01N30/02;G;G01;G01N;G01N30;G01N30/02
申请人地址：	100012 北京市朝阳区安外大羊坊8号
主权项：	1.一种含水层硝酸盐反硝化速率原位测定方法，包括下列步骤： 1)抽取特定含水层的地下水，加入同位素标记的KNO3(15N)和KBr药剂，注入氮气，搅拌混匀试剂并去除水中溶解氧； 2)将步骤1)搅拌好的地下水注入到井下预定深度，注入的地下水在含水层中以注入井为中心，呈辐射状向外运移； 3)步骤2)的注入完成后，分不同时间采集地下水样至容器中，通过氦气置换出等体积水样，保证容器中压力平衡，收集容器中上层气体，提取气体产物； 4)用气相色谱仪测定步骤3)提取的气体产物中的同位素气体15N2O-N+15N2-N浓度，同时分别测定不同时间采集地下水样中的示踪剂15N和Br-浓度及反应物的残留量的浓度，并将各测试因子浓度与时间的关系绘制成浓度穿透曲线，采用15N同位素示踪剂法计算含水层中硝酸盐反硝化速率。 2.根据权利要求1所述的含水层硝酸盐反硝化速率原位测定方法，其中，步骤1)抽取的地下水为洗井后采用潜水泵或蠕动泵抽取的地下水，抽取至储水箱中，在储水箱中加入同位素标记的KNO3(15N)和KBr药剂，水下注入氮气。 3.根据权利要求1所述的含水层硝酸盐反硝化速率原位测定方法，其中，步骤2)是利用虹吸作用或蠕动泵水管将搅拌好的地下水注入到井下。 4.根据权利要求1所述的含水层硝酸盐反硝化速率原位测定方法，其中，步骤3)采集地下水是在注入完成后立即用顶空瓶采集地下水样若干瓶，随后白天每3小时取样一次，夜晚每6小时取样一次，至少持续24小时，然后将装有水样的各顶空瓶在平衡振荡器中振荡和静置分别收集顶空瓶上层气体，注入集气袋中，完成气体产物的提取。 5.根据权利要求1所述的含水层硝酸盐反硝化速率原位测定方法，其中，步骤4)是采用15N同位素示踪剂法计算含水层中硝酸盐反硝化速率为以反硝化过程中生成物N2O和/或N2浓度梯度变化最大的时间段内的速率进行表征，计算公式如式(1)：式(1)中： Rdef表示含水层反硝化强度，μg·kg-1·d-1； M(15N2O-N)+M(15N2-N)表示反硝化反应后单位体积水中含有的产物N2O和/或N2的总质量，μg； Fdil为反硝化反应物或产物浓度校正系数，无量纲； DMS表示单位体积含水介质的干重，kg； T表示反硝化反应时间，单位为天；反硝化反应物或产物浓度校正系数Fdil计算公式如式(2)：式(2)中： [Br-]t0为初始时刻的Br-浓度，mg/L； [Br-]ti为时刻t的Br-浓度，mg/L。 6.用于实现权利要求1所述含水层硝酸盐反硝化速率原位测定方法的装置，其组成为：沿地下水的流向布置一口或若干口地下水井，各井口内均设有滤管；各井口的地面设有一储水箱，储水箱的进水口和出水口分别通过泵连接地下水井；储水箱上方设有用于水下注入氮气的氮气进口；储水箱上方设有添加KNO3(15N)和KBr的加药口；井口内设有连接采样瓶的抽水管；用于将地下水部分He置换后的采样瓶进行振荡的平衡振荡器；用于收集反硝化反应气体产物的集气袋。 7.根据权利要求6所述的装置，其中，储水箱的进水口通过潜水泵或蠕动泵连接地下水井。 8.根据权利要求6所述的装置，其中，储水箱的出水口通过虹吸作用或蠕动泵连接地下水井。
所属类别：	发明专利