CN102252874A - 一种气体采集装置 - Google Patents

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周莹
王涛
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Abstract

本发明涉及一种用于收集气体，特别是用于收集自然生态系统中植物-土壤产生的气体所使用的密闭式静态的集气装置。本发明的气体采集装置是由可拆卸的底座和集气箱构成，其中：底座为一个其上带有可与集气箱结合的结构、其两端均为开口的筒状物；集气箱为一个一端开口另一端封闭的筒状物。在集气箱内设置有其一端经集气箱封闭端穿出、另一端位于集气箱内且靠近下端开口位置的采气管，在采气管的壁上沿其轴向设置有多个进气孔。

Description

一种气体采集装置
技术领域
本发明涉及一种用于收集气体，特别是用于收集自然生态系统中，如植物-土壤产生的气体所使用的密闭式静态的集气装置。
背景技术
近年来对气候变化的研究已成为一个热点，联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告指出，农业温室气体排放约占全球总排放量的14％，高于运输业所占的比例，农业领域排放的温室气体主要成分是甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)，占75％以上，N2O虽在大气中成分痕量，其潜在增温作用约为CO2的190～270倍，因此对农业系统中产生的温室气体进行检测，特别是对不同作物及相关系统的N2O释放进行准确测定，可以更好地理解作物系统对全球变化的影响，可为政府部门的相关决策与全球碳贸易提供依据，因此，准确全面的收集气体是实现检测工作的重要步骤。
目前，广泛使用的气体收集装置共同存在一个不足，即所采集的气体只能是被采集系统中某一位置的局部的气体，但这部分的气体无法代表系统内整体的真实情况，这种取样的误差走近影响检测的客观性。另一方面现使用的气体收集装置通常采用有机玻璃或金属材质制造，用有机玻璃静态箱或金属材料制造的气体采集装置其箱内温度易随外界温度变化。现有的无底座直插式气体采集装置在使用中易对土壤环境造成扰动，会破坏土壤结构和植被，甚至会伤害植物的根系，造成实验误差；另一方面，现有的气体采集装置的密闭性及操作是否方便也存在问题。
发明内容
本发明提供一种尽可能从被采集系统中采集到具有代表性的气体样品的气体采集装置。同时，本发明的最佳实施例提供一种可克服现有技术存在的不足，能使其内的温度相对稳定，基本上不对环境产生扰动，采气更为均匀，装置密闭性更好，操作更加方便的气体采集装置。
本发明的气体采集装置是由可拆卸的底座和集气箱构成，其中：底座为一个其上带有可与集气箱结合的结构、其两端均为开口的筒状物，制造时可采用金属材料制成，也可使用高分材料制造；集气箱为一个一端开口另一端封闭的筒状物，集气箱内设置有其一端经集气箱封闭端穿出、另一端位于集气箱内且靠近下端开口位置的采气管，在采气管的壁上沿其轴向设置有多个进气孔。本发明的采气管可采用金属材料，也可采用高分子材料，甚至可以采用帆布的管子。本发明的这种结构中由于采气管自集气箱的上部至下部设置，而且沿采气管的轴向设置有进气孔，因此可以从采气管中采集到被采集系统自上部到下部的不同位置的气体，因此其采样的代表性明显优于现有技术。另外这种分为可拆卸的底座与上部了集气箱的结构也可方便使用，特别是可事先将底座设置于采气位置，在需要进行采气作业时将其上的集气箱直接扣上，这样集气箱箱不会直接作用在土壤上，因此也这样就不会对土壤及植物造成的扰动或伤害，这就从根本上避免了现有技术中直接将采气装置插于采气位置而对土壤或植物造成的扰动或伤害。
本发明的气体采集装置中其采气管设置最好是沿着集气箱内壁盘旋固定。当本发明的采气管以这种类似蛇形的形状固定于集气箱的壁上，一方面在罩于植物外时可不影响植物生长，不伤害其枝叶；另一方面它可以比前述技术方案更均匀、更全面采集到系统内各相应位置的气体，使所采集的气体样品更具代表性，最大程度地减少农业科学研究试验中存在的误差。
本发明的气体采集装置的集气箱采用绝热材料制造。例如采用带有保温层的金属材料，或者具有绝热性的高分子材料。本发明优选的集气箱材料为PPR材料，这种材料的优点是隔热保温。本发明的采气管可采用高分子的硬管或者软管制造，在本发明中优选的采气管采用了特氟龙管，选用特氟龙管的优点是这种材料对气体的吸附及渗透最少，可将由此带来的检测至。当本发明采用这些材料制造时可以将温度的影响减到最低，而且整个装置更为轻便，易于使用。
本发明的气体采集装置的集气箱上可设置有一个低转速风扇，在使用中可利用风扇的搅拌作用使被采集系统内的气体混合均匀，进一步提高从本发明装置中采集的气体的代表性。
本发明的气体采集装置中，在采气管的穿出集气箱的端部设置有三通阀，这样可以大大方便采气作业。
本发明的气体采集装置中，底座上的有可与集气箱结合结构最好为一U形槽，当集气箱的开口端插入U形槽后可在其中注水进行密封，而这一简单的结构与做法可以使装置的密封性更为可靠，最大程度减少由于密封不好造成的误差。
附图说明
附图为本发明的一个最佳实施例的示意图，其中：图1为本发明最佳实施例的剖面示意图，图2为本发明的采气管局部放大示意图，图3为本发明的设有三通阀的采气管的端部示意图。图中：1为采气管伸出集气箱的部分；2为设置于集气箱顶部的低压风扇；3为采气管；且为位于集气箱内的部分；4为采气管上的进气孔5为集气箱，6底座，在其上设置有一个可与集气箱相结合的U形槽。
具体实施方式
本发明以下结合实施例进行解说：
由图1可见，本发明的装置由相互可以结合与拆卸的集气箱5和底座6构成。本发明用于采集三龄紫花苜蓿的具体装置中：底座6采用了0.7mm厚的镀锌铁皮材料制造，其形状为两端均为开口的筒状物，其筒状的部分内径为280mm，其中间设置有一个U形的槽，U形槽的下底距底座下端50mm，使用时这一部分全部插入土地中，U形槽下底距底座上端为100mm，U形槽的宽度为50mm；集气箱5采用壁厚为10mm的PPR材料制造，其形状为一端开口的筒状物，其内径为300mm，高度为500mm，其开口端在使用时可插入底座上的U形槽内，通过这种方式与底座结合。在集气箱5内沿其内壁盘旋固定有一个用特氟龙管制成的采气管3，管3的一端从集气箱封闭端上开设的一个孔中穿出，同时用密封材料将管3与集气箱上的孔间空隙密封，管3的另一端位于集气箱5与底座相结合部分的附近，参见图1。沿管3的轴向开设有多个进气孔4，参见附图2，特氟龙管管壁开孔，直径1.5mm，每间隔60mm开一进气孔4。采气管3伸出集气箱部分的端部固定一个三通阀，最好是一个医用的三通阀，参见附图3，以方便采气作业。另外在集气箱5上设置一个低速风扇2，风扇的叶片转动直径为50mm～80mm，风扇2的动力可用电池带动的电机提供，也可用外接电源驱动的电机提供，这些内容在附图中省略未画出来。需特别说明的本发明中的风扇应当是低速风扇，其转速最大不应在于1000rmp，如果其转速过高会引起系统内的扰动，还可能影响到植物的生长。
本发明在使用时是事先将座6插入拟采集气体的适当位置，并保持此位置不动。在需要进行气体采集时，将集气箱5的下缘插入底座6上的U形槽内，再在U形槽内注水，使注水面位于U形槽内高于集气箱6的下缘位置，这样就很简单且方便地实现了底座与集气箱间的密封。由于所采用的PPR材料的原因，可使外部环境对采气系统温度影响减到最低小，同时由于水密封的作用完全切断了外部环境与采气系统间的气体交换，使系统内仅存在植物的呼吸以及土壤逸出的气体。开启设置于集气箱5内的低速风扇，使其低速转动，这样就可将系统内的气体进行适度地搅拌，以使系统内的气体尽可能均匀。在采气作业时将集气袋套于管3上所设的三通阀上，开启阀门即可使集气箱内的气体经管3上所设的各进气孔4中进入到集气袋内，供检测使用，显然这时进入集气袋的气体是位于系统上下各位置的气体，特别是沿植物高度方向的各位置的气体，它可在最大程度上反映出植物不同高度的叶片呼吸的情况。
采用本发明的装置收集旱区紫花苜蓿在不同施氮条件下释放出的气体，再进行检测，结果如下：紫花苜蓿在三个施N水平：N-0(未施氮)、N-50(施氮量为50kg/hm2)和N-100(施氮量为100kg/hm2)下土壤-植被系统N2O气体释放通量分别为：
N-50：8.95kg.hm-2.d-1
N-100：8.06kg.hm-2.d-1
N-0：4.51kg.hm-2.d-1。

Claims (7)

1.一种气体采集装置，其特征是由可拆卸的底座和集气箱构成，其中：底座为一个其上带有可与集气箱结合的结构、其两端均为开口的筒状物；集气箱为一个一端开口另一端封闭的筒状物，集气箱内设置有其一端经集气箱封闭端穿出、另一端位于集气箱内且靠近下端开口位置的采气管，在采气管的壁上沿其轴向设置有多个进气孔。
2.根据权利要求1所述的气体采集装置，其特征在于采气管沿集气箱内壁盘旋固定。
3.根据权利要求2所述的气体采集装置，其特征在于集气箱采用绝热材料制造。
4.根据权利要求3所述的气体采集装置，其特征在于集气箱采用PPR材料制造，采气管采用特氟龙管。
5.根据权利要求1至4所述的任一气体采集装置，其特征在于集气箱上设置有一个低转速风扇。
6.权利要求5所述的气体采集装置，其特征在于采气管穿出集气箱的端部设置有三通阀。
7.权利要求6所述的气体采集装置，其特征在于底座上的有可与集气箱结合结构为一U形槽，当集气箱的下开口端插入U形槽后可在其中注水密封。
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