[实用新型]一种原位无扰动土壤气体测量装置

说明书

本实用新型涉及地质检测仪器设备领域，尤其涉及一种原位无扰动土壤气体测量装置，包括管状外壳，所述管状外壳底端设有刀口竖直向下的U型铲，所述管状外壳上设有进气孔，所述管状外壳顶部内壁设有螺纹连接装置，所述管状外壳内部设有内部U型铲，所述内部U型铲与所述管状外壳通过所述螺纹连接装置呈可拆卸连接，所述管状外壳内部设有CO₂探头。本实用新型克服了传统气井法抽取气体对土壤环境造成干扰的缺点，克服了气体在抽取、储存、运输和分析过程中产生偏差的缺点，同时只需一个固态CO₂传感器，具有易操作，成本低的优点，同时可自动、连续、方便地短期监测原位土壤CO₂浓度。

技术领域

本实用新型涉及地质检测仪器设备领域，尤其涉及一种原位无扰动土壤气体测量装置。

背景技术

土壤作为陆地生态系统最大的碳库，其碳储量(2300Pg，包括无机碳库)约为大气碳库(750Pg)的3倍，活生物量碳库(650Pg)的4倍。土壤碳分解释放的CO₂是土壤空气的重要组分，其浓度一般比大气CO₂浓度高数倍至数十倍，甚至上百倍。这一巨大的CO₂分压差驱动着土壤中的CO₂不断向大气快速扩散，直接影响到土壤-大气界面的CO₂排放量。全球土壤CO₂排放(又称土壤呼吸)是陆地最大的碳源，其速率高达(98±12)Pg·a ^－1，比人类活动的CO₂排放总量(6.8Pg·a^－1)还大一个数量级，其微小波动都将对大气CO₂浓度产生重大影响。

随着全球变暖的趋势日益明显，土壤CO₂的排放速率还可能因升温而加速。据估算，1989—2008年，全球土壤碳排放速率逐年增加0.1Pg。另一方面，土壤CO₂溶于水易形成碳酸，与碳酸盐岩等基岩反应消耗土壤中的 CO₂，这也是大气CO₂的一个重要碳汇。因此，土壤CO₂浓度的变化对未来大气CO₂浓度和气候变化起着至关重要的作用。

目前土壤CO₂浓度的测定技术主要包括气井法和固态CO₂传感器法。

气井法是测定土壤CO₂浓度最古老、最普遍的技术。该法在土壤剖面不同深度安装气体收集装置，再用软管连接到地面，用注射器采气或直接连接CO₂分析设备，如碱吸收瓶、气相色谱仪、红外气体分析仪等。集气装置大多自制，类型多样，适用于不同的土壤环境。例如，5nm的多孔熔结青铜杯、塞有橡胶塞的聚氯乙烯管、多层次采样器、长方体气体采集器、管侧开2mm孔的铜管、外裹尼龙网的倒扣玻璃漏斗、带注射器的采样通道、开放式取样杆等适于旱地土壤CO₂气体的取样。

气井法易操作、成本低，气体采集装置的制作简单，可以提供不同深度土壤CO₂产生的资料，一定程度上减少了测试费用和CO²溶于水后酸性腐蚀的风险，但气井法无法对土壤CO₂气体进行高时间频率的连续监测。此外，该法在抽取气体时还存在干扰土壤环境而导致结果偏差、难以大量采样、有些集气装置容易被土壤颗粒堵塞而失效等问题。在气体的抽取、储存、运输和分析过程中，也难免会产生偏差。