本發(fā)明涉及氣體監(jiān)測，更具體地涉及一種土壤溫室氣體與氮氧化物通量同步監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術：

1、溫室氣體指的是大氣中能吸收地面反射的長波輻射，并重新發(fā)射輻射的一些氣體，它們的作用是使地球表面變得更暖，類似于溫室截留太陽輻射，并加熱溫室內(nèi)空氣的作用。這種溫室氣體使地球變得更溫暖的影響稱為“溫室效應”。水汽、二氧化碳、氧化亞氮、氟利昂、甲烷等是地球大氣中主要的溫室氣體。此外，氮氧化物是一種空氣污染物，是由氮、氧兩種元素組成的化合物。氮氧化物是no和no2的總稱，用nox表示。nox是可吸入大氣氣溶膠顆粒物的關鍵前體物，nox還是近地面大氣重要污染物o3的前體物。此外，nox光化學的終產(chǎn)物是hno3，過量hno3的沉降會導致地表水的富營養(yǎng)化和陸地、濕地、地下水系的酸化和毒化，從而對陸地和水生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，最終對人體健康和生態(tài)環(huán)境安全產(chǎn)生不利影響。

2、土壤是這幾種氣體的主要排放源，目前對于土壤溫室氣體和nox的排放可采用激光類型的儀器進行監(jiān)測，從呼吸室中抽出的氣分給激光分析儀實現(xiàn)同步觀測，但是激光類型的儀器測試花費高且存在不穩(wěn)定的問題。氣相色譜儀是利用色譜分離技術和檢測技術，對多組分的復雜混合物進行定性和定量分析的儀器。相比于激光類型的儀器，氣相色譜儀花費較低，且氣相色譜儀的測定技術更加穩(wěn)定和成熟。因此可用于與呼吸室進行聯(lián)合分析，實現(xiàn)土壤中n2o、ch4和co2的實時連續(xù)監(jiān)測；nox在進行監(jiān)測時，相比于激光類型的氮氧化物分析儀，基于化學發(fā)光法的氮氧化物分析儀成本低，且能滿足檢測需求，達到準確測定nox的目的。

3、co2、ch4和n2o三種組分是目前溫室氣體監(jiān)測的主要對象，nox是大氣pm2.5的主要前體物。為了能同時對nox、co2、ch4和n2o進行監(jiān)測，需要使用呼吸室、控制系統(tǒng)、氮氧化物分析儀和氣相色譜儀。在監(jiān)測過程中，氮氧化物分析儀能夠進行實時監(jiān)測，并與呼吸室的閉合時間相匹配。然而，氣相色譜儀則通過其儀器自身的分析軟件建立批處理，以實現(xiàn)樣品的連續(xù)測定，但是其與呼吸室閉合的時間不匹配，無法進行實時監(jiān)測。

技術實現(xiàn)思路

1、針對以上問題，本發(fā)明提供了一種土壤溫室氣體與氮氧化物通量同步監(jiān)測系統(tǒng)，在該監(jiān)測系統(tǒng)中設置閥箱，使得氣相色譜儀的測定可以與土壤呼吸室閉合的時間匹配，達到實時同步監(jiān)測的目的。

2、本發(fā)明的目的是提供一種土壤溫室氣體與氮氧化物通量同步監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個土壤呼吸室、控制系統(tǒng)、氮氧化物分析儀、氣相色譜儀和數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，所述土壤呼吸室與所述控制系統(tǒng)連通，所述數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)分別與所述氮氧化物分析儀和所述氣相色譜儀連接，用于記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)，還包括有閥箱。

3、所述控制系統(tǒng)與所述閥箱連通，所述閥箱上有第一出口、第二出口和空氣入口，所述第一出口與所述氮氧化物分析儀連接，所述第二出口與所述氣相色譜儀連接，所述氮氧化物分析儀連接有空氣入口，所述空氣入口用于補充空氣。

4、打開所述閥箱和所述第一出口，氣體通過所述第一出口進入所述氮氧化物分析儀，利用所述氮氧化物分析儀對所述第一出口的氣體進行分析，所述第一出口的氣體分析完成之后，關閉所述第一出口，打開所述第二出口，氣體通過所述第二出口進入所述氣相色譜儀，直至所述第二出口的氣體濃度滿足氣相色譜分析，然后關閉所述第二出口，所述氣相色譜儀在對所述第二出口的氣體分析的同時，打開所述第一出口，重復循環(huán)監(jiān)測氮氧化物和溫室氣體。

5、本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，打開所述第一出口，關閉所述第二出口和所述空氣入口，所述控制系統(tǒng)控制所述土壤呼吸室關閉，抽出氣體用于氮氧化物分析。可以理解的是，氮氧化物分析是進行實時監(jiān)測。

6、本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，氮氧化物分析完成后，所述控制系統(tǒng)控制所述土壤呼吸室打開，對管路和所述土壤呼吸室的氣體排空。

7、本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，排空完成后，關閉所述第一出口，打開所述空氣入口，利用所述空氣入口對所述氮氧化物分析儀進行補充空氣，對所述氣相色譜儀進行取氣時，所述控制系統(tǒng)控制所述土壤呼吸室關閉，所述第二出口打開，抽取氣體作為背景，作為初始取氣，取氣完成后，關閉所述第二出口，對抽取的氣體進行一次氣相色譜分析。

8、打開所述第二出口，抽取所述吸室中的氣體，作為二次取氣，取氣完成后，關閉所述第二出口，對抽取的氣體進行二次氣相色譜分析。

9、打開所述第二出口，抽取所述土壤呼吸室中的氣體，作為三次取氣，取氣完成后，關閉所述第二出口，對抽取的氣體進行三次氣相色譜分析。

10、具體的，所述初始取氣、所述二次取氣和所述三次取氣時，所述閥箱的切換是利用所述氣相色譜儀中設置的方法文件里的時間序列進行調(diào)控。

11、本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，進行三次氣相色譜分析時，同時打開所述第一出口，關閉所述空氣入口，將所述管路和所述土壤呼吸室的氣體排空，排空結(jié)束后，所述控制系統(tǒng)切換至下一個所述土壤呼吸室，進行測定。具體的，在所述三次氣相色譜分析時，表明一個所述土壤呼吸室的分析取樣結(jié)束，在所述三次氣相色譜分析的同時，對所述管路和所述土壤呼吸室的氣體排空，為下一個所述土壤呼吸室的測定進行準備。

12、本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，排空時，所述控制系統(tǒng)控制所述土壤呼吸室打開，通過所述氮氧化物分析儀的泵將所述管路和所述土壤呼吸室的氣體排空，排空時間為5min。

13、本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述閥箱包括：固定框以及與所述固定框固定連接的第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥和樣品進氣口。

14、所述樣品進氣口與所述控制系統(tǒng)連接。

15、所述第一電磁閥的一端通過第一閥箱氣體管路與所述樣品進氣口連通，所述第一電磁閥的另一端通過所述第一出口與所述氮氧化物分析儀連接。

16、所述第二電磁閥的一端通過第二閥箱氣體管路與所述樣品進氣口連通；所述第二電磁閥的另一端通過所述第二出口與所述氣相色譜儀連接。

17、所述第三電磁閥與所述空氣入口通過第三閥箱氣體管路連通。

18、可以理解的是，所述第一閥箱氣體管路和所述第二閥箱氣體管路均為分管路，通過與所述控制系統(tǒng)連接的總管路將氣體分配給所述第一閥箱氣體管路或所述第二閥箱氣體管路。利用所述氣相色譜儀中設置的方法文件里的時間序列控制第一電磁閥、所述第二電磁閥和所述第三電磁閥的開關。

19、本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，在對氮氧化物進行分析時，樣品氣從樣品進氣口進入，依次通過所述第一閥箱氣體管路、所述第一電磁閥和所述第一出口，送入所述氮氧化物分析儀進行分析。

20、在對溫室氣體進行分析時，樣品氣從樣品進氣口進入，依次通過所述第二閥箱氣體管路、所述第二電磁閥和所述第二出口，送入所述氣相色譜儀進行分析。

21、在對所述氮氧化物分析儀補充空氣時，依次通過所述空氣入口、所述第三電磁閥、所述第三閥箱氣體管路對所述氮氧化物分析儀進行補充。

22、本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述控制系統(tǒng)為mcc-1-8八通道控制系統(tǒng)。通過所述控制系統(tǒng)可以與八個所述土壤呼吸室連接使用，一個所述土壤呼吸室測試完成后，將所述控制系統(tǒng)切換到另外的所述土壤呼吸室進行監(jiān)測。

23、與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果：

24、本發(fā)明在進行溫室氣體和氮氧化物監(jiān)測時，設置閥箱，利用閥箱中的電磁閥控制樣品的氣體分配給氮氧化物分析儀還是氣相色譜儀，閥箱的設置可用于調(diào)控氣相色譜儀的批處理和土壤呼吸室開啟閉合時間相匹配。

25、本發(fā)明操作簡便，成本低，可實現(xiàn)溫室氣體和氮氧化物的實時同步監(jiān)測。