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碳氮水耦合過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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簡(jiǎn)要描述：生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、水循環(huán)過程研究已經(jīng)從單個(gè)的、獨(dú)立過程研究轉(zhuǎn)向碳氮水耦合循環(huán)過程機(jī)理的探索。

碳氮水耦合過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)詳細(xì)信息

一、應(yīng)用

生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、水循環(huán)過程研究已經(jīng)從單個(gè)的、獨(dú)立過程研究轉(zhuǎn)向碳氮水耦合循環(huán)過程機(jī)理的探索。

    LysiCosm碳氮水耦合過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于國際上生態(tài)系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國內(nèi)的應(yīng)用需求，及澳作公司十多年控制型蒸滲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，研制了可同步觀測(cè)碳、氮、水耦合過程的LysiCosm系統(tǒng)，助力生態(tài)系統(tǒng)碳氮水循環(huán)研究，及氣候變化下生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)過程和機(jī)理研究。

    二、系統(tǒng)組成

    系統(tǒng)由痕量溫室氣體分析儀/痕量氣體同位素分析儀、iChamber多功能自動(dòng)箱、SoilScope控制型土柱等組成，實(shí)現(xiàn)地上溫室氣體排放、地下土壤水文過程同步觀測(cè)。

    三、系統(tǒng)功能

    1、澳作研發(fā)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品iChamber多功能自動(dòng)箱能維護(hù)測(cè)量點(diǎn)的小氣候與大田一致。在測(cè)量時(shí)升起、結(jié)束后落下，減少對(duì)測(cè)量點(diǎn)的降水、光照、風(fēng)等影響。

    常規(guī)的自動(dòng)箱測(cè)量面積小，往往數(shù)據(jù)不具代表性，iChamber測(cè)量面積大，可覆蓋土柱表面，使土壤表面排放通量與土壤剖面水文參數(shù)具備可比性，實(shí)現(xiàn)同步觀測(cè)。

    尺寸：0.1-2平米，可定制

    高度：0.5-2米，可定制

2、該系統(tǒng)可同步觀測(cè)多種氣體通量，部分氣體分子組合如下（可根據(jù)科研需要，提供近百種氣體組合）

3、該系統(tǒng)還可同步觀測(cè)多種氣體同位素通量，部分氣體同位素組合如下：

    4、該系統(tǒng)采用的Aerodyne閉路氣體分析儀檢測(cè)限可達(dá)ppt級(jí)，自動(dòng)全量程校準(zhǔn)和零點(diǎn)校準(zhǔn)，滿足痕量氣體如N2O等的測(cè)量精度要求。

    5、技術(shù)活性鈍化裝置可顯著提高粘性氣體分子如NH3、HONO等的響應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)粘性氣體和非粘性氣體的同步觀測(cè)，如N2O、CO2、NH3、O3、CO、H2O同步觀測(cè)。

    6、慣性顆粒物分離裝置，能有效減少顆粒物附著，確保兩次采樣不會(huì)交叉污染。

    7、LysiCosm控制型土柱具備邊界層控制能力，確保柱體內(nèi)的水分、水勢(shì)梯度與大田一致。

    柱體布設(shè)在大田的設(shè)計(jì)，確保柱體溫度與大田一致。

    LysiCosm即可用于原位觀測(cè)，也可做控制實(shí)驗(yàn)，其數(shù)據(jù)可擴(kuò)展到大田尺度。

    四、技術(shù)指標(biāo)

    該系統(tǒng)測(cè)量氣體分子的量程，1s、100s測(cè)量時(shí)長下的精度如下：

    常見痕量溫室氣體：

參數(shù)	N2O	CH4	CO2	NH3	H2O	COS	NO	NO2	HONO
精度1s	0.03ppb	0.1ppb	100ppb	40ppt	10ppm	0.005ppb	0.15ppb	0.03ppb	0.21ppb
精度100s	0.01ppb	0.25ppb	25ppb	10ppt	5ppm	0.002ppb	0.15ppb	0.01ppb	75ppt
測(cè)量范圍	0-10ppm	0-10ppm	0-5000ppm	0-10ppm	0-5000ppm	0-5000ppm	0-5000ppm	0-5000ppm	0-5000ppm
響應(yīng)時(shí)間	1-10Hz可選

含C氣體同位素：

參數(shù)	δ13CH4	δCH3D	δ13CH4	CO2	δ13C	δ18O
精度1s	3‰	30‰	1‰	25ppb	0.1‰	0.03‰
精度100s	1‰	30‰	1‰	10ppb	0.03‰	0.03‰
測(cè)量范圍	3‰	30‰	1‰	25ppb	0.1‰	0.1‰
響應(yīng)時(shí)間	1-10Hz可選

含N氣體同位素：

參數(shù)	NH3	δ15N14N16O(δ15Nα）	δ14N15N16O（δ15Nβ）	δ14N14N18O(δ18O）
精度1s	40ppt	0.1‰	0.03‰	8‰
精度100s	10ppt	1‰	1‰	2‰
測(cè)量范圍	0-10000ppb	300~30000ppb	300~30000	300~30000
響應(yīng)時(shí)間	1-10Hz可選

    五、技術(shù)應(yīng)用

    歐盟TERENO項(xiàng)目，用蒸滲筒采集原狀土柱，并轉(zhuǎn)運(yùn)至氣候條件不一樣的地點(diǎn)，以模擬氣候變化，同時(shí)應(yīng)用Aerodyne激光痕量氣體監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)土壤中痕量溫室氣體的排放過程。

    除氣候變化外，項(xiàng)目還增加了耕作方式、灌溉方式等因子對(duì)痕量溫室氣體排放的影響，以研究痕量溫室氣體排放的影響機(jī)制。

    文獻(xiàn)：蒸滲儀在草原土壤水平衡和氮素淋失研究中的應(yīng)用-氣候和管理對(duì)德國山地草原土壤水平衡和氮素淋失的影響

GascheRetal.ImpactsofclimateandmanagementonwaterbalanceandnitrogenleachingfrommontanegrasslandsoilsofS-Germany.EnvironmentalPollution,2017.

行走式土壤自動(dòng)箱順序在18個(gè)蒸滲土柱上測(cè)量N2O、CH4和H2O。自動(dòng)箱內(nèi)配置了紅光，藍(lán)光光源，可模擬不同太陽光照下，土壤痕量溫室氣體的排放過程。Aerodyne激光痕量溫室氣體監(jiān)測(cè)儀在中心軟件控制下自動(dòng)循環(huán)測(cè)量18個(gè)蒸滲土柱的痕量溫室氣體排放?；谥屑t外激光直接吸收光譜技術(shù)（TILDAS），時(shí)間分辨率高達(dá)10Hz，多反腔(AstigmaticMultipassAbsorptionCells）提供的長達(dá)76m或400m的光程，檢測(cè)限達(dá)ppt級(jí)。

LysiCosm碳氮水耦合過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于同樣的技術(shù)，單個(gè)柱體獨(dú)立測(cè)量，系統(tǒng)可模塊化擴(kuò)展，大大降低了單個(gè)柱體的觀測(cè)成本，用戶可根據(jù)科研經(jīng)費(fèi)分步建造。

LysiCosm是國內(nèi)外監(jiān)測(cè)體積的溫室氣體通量、氣體同位素通量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，觀測(cè)精度和觀測(cè)面積處于國際水平。

關(guān)鍵詞：氣體分析儀

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