CN104007184A - 一种测定湿地生态系统中含硫气体的排放量的方法 - Google Patents

Abstract

一种测定湿地生态系统中含硫气体的排放量的方法，是利用PVC塑料薄板制作成的密闭便携式静态箱法测定湿地生态系统不同时空条件下含硫气体排放量。具体步骤为：(1)制作密闭式采集气体的静态箱。(2)含硫气体的采集方法。(3)用气相色谱法测定含硫气体的测定方法。本发明建立了一套简便易行的还原态硫化合物的采集和分析方法，利用该方法可以广泛应用于湿地中硫化氢气体的测定，从而应用于研究硫元素的生物地球化学循环，建立一套统一的含硫气体采样、分析方法体系。从而可以更好地研究硫化学循环，用于减少硫污染对于环境的危害，具有重要的经济环境双重意义。

Description

一种测定湿地生态系统中含硫气体的排放量的方法

技术领域

本发明涉及一种测试方法，特别的，涉及一种用于测定湿地生态系统中含硫气体排放量的方法。

背景技术

硫是一种多化合价元素，具有从-2至+6之间不同的价态，存在多种形态，含硫气体及其衍生物是大气中的微量组分，又叫痕量气体。对人类有影响的气态硫化合物主要包括二氧化硫(SO₂)、硫化氢(H₂S)、二甲基硫(DMS)、羰基硫(COS)、甲基硫醇(CH₃SH)、二硫化碳(CS₂)、二甲基二硫(DMDS)等。其中SO₂、H₂S为无机含硫气体；DMS、COS、CH₃SH、CS₂、DMDS为有机含硫气体。含硫气体主要来自人为源和自然源，由自然源释放的含硫气体的量和人为源释放的量相当。

近年来，随着工业的发展，人为释放的大量含硫气体排入大气，干扰了自然界正常的硫循环，给人类带来的一系列环境问题，酸沉降加剧、能见度降低、辐射平衡破坏、阳伞效应温室效应乃至臭氧层耗损均与硫污染有直接或间接的关系。为了了解自然生态系统硫循环和精确计算其释放进入大气中含硫气体的量，有效控制硫污染的产生，各国学者对海洋、陆地生态系统和大气圈中的硫循环进行了广泛的研究。人们对自然源释放的含硫气体种类的认识经历了曲折的路程，开始时人们对硫释放只局限于人为硫源的SO₂释放和少量自然源的H₂S释放的研究。但是在估算全球大气硫储量时，进入大气的硫通量不等于输出大气系统的硫通量，由此Eriksson认为在大气和陆地之间存在一种丢失的源(a missing source)，许多科学家受此启示，试图在陆地生态系统中寻找这个源。20世纪80年代后，人们才陆续发现并开始重点研究由自然源释放的有机含硫气体，这部分硫化合物可能对全球硫负荷平衡有重要贡献，因此目前这一领域的工作越来越受到各国研究者的重视。

湿地生态系统是土壤-植物体系的一种特殊类型，其独特的生物条件显著影响着元素的形态转化。湿地释放的含硫气体有H₂S、DMS、COS、DMDS、CS₂，已有的数据表明湿地硫释放明显，一般比内陆土壤高一个和几个数量级，湿地释放含硫气体具有很强的时空变异性，受温度，物种，潮汐周期变化和湿地类型等因素的影响。淡水湿地中硫主要以还原性无机硫存在，盐碱湿地则以有机硫为主，释放的含硫气体种类主要为DMS。Adams等曾对美国北纬25°—47°地区的35处土壤作了硫通量的测定，结果表明，研究的湿地面积虽然只占总陆地面积的7％，但其释放的有机含硫气体却占总释放量的41％。

因此，对湿地中的含硫气体进行测量，并从而应用于研究硫元素的生物地球化学循环，并建立一套统一的含硫气体采样、分析方法体系，从而可以更好地研究硫化学循环，用于减少硫污染对于环境的危害，成为现有技术急需解决的技术问题。

发明内容

本发明意在建立一套简便易行的还原态硫化合物的采集和分析方法。发明的目的是为检测量湿地生态系统含硫气体的排放量提供一种实用的测定技术。利用该方法在湿地生态中进行长期系统的测定结果可以用来监测硫元素的生物地球化学循环。建立一种统一的含硫气体采样、分析方法从而更好地用来检测硫元素循环流动，为全球气候变化提供一种有效的研究机制。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种测定湿地生态系统中含硫气体的排放量的方法，利用便携密闭式集气箱测定不同温度、不同潮汐周期变化、不同时间条件下湿地生态系统硫化氢气体的释放量，包括如下步骤：

步骤1：制作密闭便携式集气箱

制作一小型便携式的集气箱，在箱体的顶部具有抽气孔，用于穿过橡胶管，顶部放置一个带有电源装置的小型抽气泵，箱体内侧面有一个小型的电扇，抽气泵由电源装置和抽气装置组成，电扇与抽气泵的电源装置相连接，其中电源装置有两个开关，一个开关控制电扇的开启，另外一个开关控制抽气泵的开启，抽气泵通过所述橡胶管从所述抽气孔抽取集气箱内的气体，底座为放置在地上的凹槽，当集气箱放置在底座中部的凹槽内后，在凹槽中放入蒸馏水密封；

步骤2：采集硫化氢气体方法：

连续多天采集硫化氢气体，每天采取一次样品，每次采样首先测定样地的温度条件以及具体采样时间，将集气箱放入已插入土壤5cm深处的底座外缘四周的凹槽中，并用蒸馏水密封，保证箱内气体与大气不进行气体交换，箱子放好后立即将箱内内侧面风扇打开，使箱内气体混合均匀，然后立即采集第一个样品，作为零时样品，之后每个相隔采样时间间隔，用抽气泵从箱中抽取气体通过橡皮管收集到气体采样袋中，得到一个样品，共得到4个样品，以备用测试；

步骤3：含硫气体的测定：

采用国标气相色谱法对含硫气体进行测定。

优选地，对于步骤2，采集含硫气体为全年分季节性连续采集，采样时间为每月的下半月，每次采样时间为15天。

优选地，在步骤3中，采用国标气相色谱法对含硫气体进行测定，具体为：

在测定还原态硫化合物,利用固体吸附剂和冷冻浓缩技术富集，然后进行色谱分析，

在测量硫化氢、甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫，取1～2ml气体样品直接注入气相色谱仪，利用光焰光度检测器进行分析。

优选地，在步骤2中，所述采样时间间隔为20分钟。

优选地，所述集气箱用白色2-4mm厚的PVC板制成，边框采用不锈钢加固，箱体长、宽、高分别为50cm×50cm×30cm，所述底座的凹槽的深度为5cm。

优选地，在所述橡皮管和所述抽气泵之间还有采气三通阀。

优选地，所述气体采样袋为聚四氟乙烯气体采样袋。

优选地，在所述集气箱的顶部还具有通气孔，所述通气孔穿有橡胶管，用于向外部排放气体。

此方法可以广泛应用于湿地中硫化氢气体的测定，从而应用于研究硫元素的生物地球化学循环，对建立统一的含硫气体采样、分析方法具有重要意义。

附图说明

图1是根据本发明的密闭便携式集气箱的分解图；

图2是根据本发明的测定湿地生态系统中含硫气体的排放量的方法的流程图。

图中的附图标记所分别指代的技术特征为：

1、集气箱；2、抽气孔；3、底座；4、抽气泵；5、电扇；6、气体采样袋；7、通气孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

参见图1，图2，公开了一种测定湿地生态系统中含硫气体的排放量的方法，是利用便携密闭式集气箱测定不同温度、不同潮汐周期变化、不同时间条件下湿地生态系统硫化氢气体的释放量，其具体步骤为：

步骤1：制作密闭便携式集气箱

制作一小型便携式的集气箱1，在箱体的顶部具有抽气孔2，用于穿过橡胶管，顶部放置一个带有电源装置的小型抽气泵4，箱体内侧面有一个小型的电扇5，抽气泵4由电源装置和抽气装置组成，电扇5与抽气泵4的电源装置相连接，其中电源装置有两个开关，一个开关控制电扇的开启，另外一个开关控制抽气泵的开启，抽气泵4通过所述橡胶管从所述抽气孔抽取集气箱1内的气体，底座3为放置在地上的凹槽，当集气箱1放置在底座3中部的凹槽内后，在凹槽中放入蒸馏水密封；

优选地，所述集气箱用白色2-4mm厚的PVC板制成，边框采用不锈钢加固，箱体长、宽、高分别为50cm×50cm×30cm，所述底座的凹槽的深度为5cm，由不锈钢焊制而成。示例性的，所述抽气孔为两个直径为2mm的小孔。

进一步优选地，在所述橡皮管和所述抽气泵之间还有采气三通阀，用于在采集气体时，打开三通阀，将气体采集到气体采样袋6，起到开关的作用。

步骤2：采集硫化氢气体方法：

连续多天采集硫化氢气体，每天采取一次样品，每次采样首先测定样地的温度条件以及具体采样时间，将集气箱放入已插入土壤5cm深处的底座外缘四周的凹槽中，并用蒸馏水密封，保证箱内气体与大气不进行气体交换，箱子放好后立即将箱内内侧面风扇打开，使箱内气体混合均匀，然后立即采集第一个样品，作为零时样品，之后每个相隔采样时间间隔，用抽气泵从箱中抽取气体通过橡皮管收集到气体采样袋6中，得到一个样品，共得到4个样品，以备用测试；

优选地，所述采样时间间隔为20分钟，即在零时，20min，40min，60min分别采集样品。

优选地，所述气体采样袋为聚四氟乙烯气体采样袋。由于含硫气体中包括诸如二氧化硫的腐蚀性气体，聚四氟乙烯气体采样袋能够有效延长微量腐蚀气体组分在采样袋中的存放时间，适于进行微量腐蚀性气体分析时使用。聚氟乙烯膜具有化学惰性，不参与化学反应，和具有高强度的特点。和其他聚合膜相比，聚氟乙烯膜具有更好的阻气性能，用聚氟乙烯膜制成的采样袋可用于收集腐蚀性气体，以保证测量的精度。

优选地，全年分季节性连续采集，采样时间为每月的下半月，每次采样时间为15天。

步骤3：含硫气体的测定：

采用国标气相色谱法对含硫气体进行测定。

具体而言：在测定还原态硫化合物,特别是硫醇化合物(含有活性SH基团)常用的方法是利用固体吸附剂和冷冻浓缩技术富集，然后进行色谱分析。这样，这些化合物的检测限随着预浓缩量的增大而降低。

气相色谱仪的光焰光度检测器对硫化氢、甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫的检出限为0.2×10^-9～1.0×10^-9g，当气体样品中四种成分浓度高于1.0mg/m³，可取1～2ml气体样品直接注入气相色谱仪分析。

优选的，在所述集气箱的顶部还具有通气孔7，所述通气孔7穿有橡胶管，用于向外部排放气体。

实施例1：

湿地生态系统含硫气体排放量的测定

含硫气体的测定方法按下列步骤：

1、制作密闭式集气箱：

集气箱如前所述，上部由结构为2mm厚的PVC塑料制成，按照箱体长、宽、高分别为50cm×50cm×30cm。箱体内侧面有一个小电扇，顶部放置一个带有电源装置的小型抽气泵，底座为置于地下，底座中部案凹槽内放入蒸馏水密封。

2、全年分季节性连续采集，采样时间为每月的下半月，每次采样时间为15天，每天采集一次气体，每次按照采样时间间隔采集4个样本，在放好之后立即取样，在之后的20min，40min，60min用抽气泵从箱中抽取气体，共取四次，对照。

3、按照前面所述气相色谱法测定含硫气体的含量。

因此，本发明提供了一种简易的测定湿地生态系统的含硫排放的方法，利用该方法可以广泛应用于湿地中硫化氢气体的测定，从而应用于研究硫元素的生物地球化学循环，建立一套统一的含硫气体采样、分析方法体系。从而可以更好地研究硫化学循环，用于减少硫污染对于环境的危害，具有重要的经济环境双重意义。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。

Claims (8)

1.一种测定湿地生态系统中含硫气体的排放量的方法，利用便携密闭式集气箱测定不同温度、不同潮汐周期变化、不同时间条件下湿地生态系统硫化氢气体的释放量，包括如下步骤：

步骤1：制作密闭便携式集气箱

制作一小型便携式的集气箱，在箱体的顶部具有抽气孔，用于穿过橡胶管，顶部放置一个带有电源装置的小型抽气泵，箱体内侧面有一个小型的电扇，抽气泵由电源装置和抽气装置组成，电扇与抽气泵的电源装置相连接，其中电源装置有两个开关，一个开关控制电扇的开启，另外一个开关控制抽气泵的开启，抽气泵通过所述橡胶管从所述抽气孔抽取集气箱内的气体，底座为放置在地上的凹槽，当集气箱放置在底座中部的凹槽内后，在凹槽中放入蒸馏水密封；

步骤2：采集硫化氢气体方法：

连续多天采集硫化氢气体，每天采取一次样品，每次采样首先测定样地的温度条件以及具体采样时间，将集气箱放入已插入土壤5cm深处的底座外缘四周的凹槽中，并用蒸馏水密封，保证箱内气体与大气不进行气体交换，箱子放好后立即将箱内内侧面风扇打开，使箱内气体混合均匀，然后立即采集第一个样品，作为零时样品，之后每个相隔采样时间间隔，用抽气泵从箱中抽取气体通过橡皮管收集到气体采样袋中，得到一个样品，共得到4个样品，以备用测试；

步骤3：含硫气体的测定：

采用国标气相色谱法对含硫气体进行测定。

2.根据权利要求1所述的测定湿地生态系统中含硫气体的排放量的方法，其特征在于：

对于步骤2，采集含硫气体为全年分季节性连续采集，采样时间为每月的下半月，每次采样时间为15天。

3.根据权利要求2所述的测定湿地生态系统中含硫气体的排放量的方法，其特征在于：

在步骤3中，采用国标气相色谱法对含硫气体进行测定，具体为：

在测定还原态硫化合物,利用固体吸附剂和冷冻浓缩技术富集，然后进行色谱分析，

在测量硫化氢、甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫，取1～2ml气体样品直接注入气相色谱仪，利用光焰光度检测器进行分析。

4.根据权利要求1-3中所述的测定湿地生态系统中含硫气体的排放量的方法，其特征在于：

在步骤2中，所述采样时间间隔为20分钟。

5.根据权利要求4所述的测定湿地生态系统中含硫气体的排放量的方法，其特征在于：

所述集气箱用白色2-4mm厚的PVC板制成，边框采用不锈钢加固，箱体长、宽、高分别为50cm×50cm×30cm，所述底座的凹槽的深度为5cm。

6.根据权利要求4所述的测定湿地生态系统中含硫气体的排放量的方法，其特征在于：

在所述橡皮管和所述抽气泵之间还有采气三通阀。

7.根据权利要求4所述的测定湿地生态系统中含硫气体的排放量的方法，其特征在于：

所述气体采样袋为聚四氟乙烯气体采样袋。

8.根据权利要求4所述的测定湿地生态系统中含硫气体的排放量的方法，其特征在于：

在所述集气箱的顶部还具有通气孔，所述通气孔穿有橡胶管，用于向外部排放气体。