CN107941571A - 一种水陆两用温室气体检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水陆两用温室气体检测装置及检测方法。包括：箱体材质为合成树脂，其内部中空且底部敞口，箱体表面包覆铝箔纸；箱体顶部开设第一通孔、第二通孔和第三通孔；第一通孔内插设进气管；第二通孔内插设出气管；第三通孔内插设测压设备；第一通孔或第二通孔插设测温设备；水面连接座材质为软质改性聚氯乙烯，其中部设第四通孔，第四通孔与箱体周向轮廓适配；陆地连接座由连接件和橡胶底座垫组成，底座垫中部设第五通孔，其与箱体周向轮廓相适配；连接件沿第五通孔周向设于第五通孔上边缘部位以形成连接壁，气体检测仪的入口与出气管的出口连通。该装置具有水陆两用、成本低、材料轻及重量轻的优点且其测量精度较高。

Description

一种水陆两用温室气体检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及环境科学技术领域，尤其涉及一种水陆两用温室气体检测装置及检测方法。

背景技术

近年来我国科研工作者对温室气体CO₂、N₂O、CH₄的采样与监测主要是通过静态箱来实现，静态箱法是目前比较常用测量液-气界面、固-气界面温室气体的方法，基本工作原理是采用箱体罩在被测区域的上方，隔绝箱内气体与外界气体的交换，通过气体浓度的变化，计算出气体通量；静态箱可以分为明箱和暗箱两种，区别在于箱体表面是否存在铝箔纸或覆盖物。明箱会受到太阳辐射的影响而暗箱则不会受此影响，很大程度上减少了对于环境的扰动。

一般箱体采用有机玻璃，使静态箱整体较重，不利于野外实践。除此之外，由于研究区域的不同，对于箱体的要求不同，液-气界面箱体须配有漂浮装置，固-气界面箱体与外界之间则应注意密封，通常用卡槽与箱体结合然后注水来解决，对于研究区处于水体与陆地两种状态时则需要两套采集装置来处理，给研究者带来诸多不便。

针对以上的研究困境，急需设计一种轻便的水陆两用温室气体采集装置。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种水陆两用温室气体检测装置及检测方法，主要目的是解决温室气体检测装置不能水陆两用的问题。

为达到上述目的，本发明主要提供了如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种水陆两用温室气体检测装置，所述装置包括：

箱体，其材质为合成树脂，所述箱体的内部中空且底部敞口，所述箱体的表面包覆铝箔纸，所述箱体用于收集气体；所述箱体的顶部至少开设第一通孔、第二通孔和第三通孔；所述第一通孔内插设进气管；所述第二通孔内插设出气管；所述第三通孔内插设测压设备；所述第一通孔或第二通孔插设测温设备；

水面连接座，其材质为软质改性聚氯乙烯，所述水面连接座的中部开设第四通孔，所述第四通孔与所述箱体的周向轮廓相适配；

陆地连接座，其由连接件和橡胶材质的底座垫组成，所述底座垫的中部开设第五通孔，所述第五通孔与所述箱体的周向轮廓相适配；所述连接件沿所述第五通孔的周向设于所述第五通孔的上边缘部位以形成连接壁；

气体检测仪，所述出气管的出口与所述气体检测仪的入口连通。

作为优选，所述箱体为圆桶状，所述圆桶的上部收紧形成桶颈，所述桶颈处开口且其内嵌设橡皮塞，所述橡皮塞上开设第一通孔和第二通孔；所述第三通孔开设于靠近所述桶颈的桶体壁面上。

作为优选，所述圆桶的材质为聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述圆桶的底部直径为20-30cm，所述圆桶的桶颈的直径为3-6cm，所述桶颈的高度为8-12cm；所述圆桶的桶壁厚度为0.9mm-1.1mm。

作为优选，所述水面连接座的内壁沿其周向设有凹槽，所述箱体沿其周向设有第一玻璃密封件，所述玻璃密封条的内壁与所述箱体的外壁紧密贴合，所述第一玻璃密封件的的外壁凸出，所述箱体通过所述第一玻璃密封件的凸出外壁紧密卡接于所述水面连接座的内壁凹槽中与所述水面连接座形成一整体以用于采集水面气体。

作为优选，所述连接壁的材质为软质改性聚氯乙烯，所述连接壁的高度与所述水面连接座的高度相同或接近；所述水面连接座的外壁沿其周向向外凸出，所述连接壁的内壁沿其周向设有凹槽，所述水面连接座通过其凸出外壁紧密卡接于所述连接壁的凹槽中与连接有所述连接壁的所述底座垫形成一整体作为陆地连接座以用于采集陆地气体。

作为优选，所述连接件与所述第五通孔的上边缘部位采用粘合或缝合方式形成一整体；所述水面连接座的底面与所述箱体的底面之间的竖向距离为3-5cm，所述陆地连接座的底面与所述箱体的底面之间的竖向距离为3-5cm。

作为优选，所述底座垫为片状，其厚度为0.5m-2mm，所述底座垫的外轮廓形状为六边形；所述测温设备为探头式温度计，所述测压设备为气压表；所述进气管和所述出气管为软管。

作为优选，所述箱体沿其周向设有第二玻璃密封件，所述第二玻璃密封件的内壁与所述箱体的外轮廓紧密贴合，所述第二玻璃密封件的外壁与所述第五通孔的孔壁的下边缘部位紧密贴合。

另一方面，本发明实施例提供了一种水陆两用温室气体检测方法，所述方法包括以下步骤：

水上检测：将水面连接座套在距离箱体底端3-5cm的箱体壁面形成水面气体收集装置；

将所述水面气体收集装置投放于待检测的水中，旋转所述箱体至其在水中平衡稳定；

将所述箱体的出气管的出口与检测仪的入口连通，形成水用温室气体检测装置；

打开所述检测仪的开关对所述箱体内气体进行检测，即可得到检测结果；

陆地检测：将陆地连接底座套在所述水面气体收集装置的底部形成陆地气体收集装置；

将所述陆地气体收集装置放置于待检测的地面，旋转所述箱体至其在地面平衡稳定；

打开所述检测仪的开关对所述箱体内气体进行检测，即可得到检测结果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的水陆两用温室气体检测装置与现有检测装置相比兼具便携、低价和适应性强的特点，可满足广大科研工作者、生态系统管理方和教学工作者对温室气体监测的需求；本发明装置具有成本低、材料轻、水陆两用、体积小以及重量轻的优点。

本发明的水陆两用温室气体在线检测方法操作简单，适用于水域和陆域，从开始工作到出结果仅需3分钟以内，且其精度高，CO₂、CH₄测量范围0-1000ppm，误差≤±3％，N₂O测量范围0～50ppm,误差≤±1％；整个温室气体检测系统成本控制在1万元以下。

附图说明

图1是本发明实施例提供的水陆两用温室气体检测装置的箱体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的水陆两用温室气体检测装置的水面连接座的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的水陆两用温室气体检测装置的陆地连接座的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的水陆两用温室气体检测装置的水上测量系统的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的水陆两用温室气体检测装置的陆地测量系统的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的水陆两用温室气体检测装置的水上测量系统的实物示意图；

图7是本发明实施例提供的水陆两用温室气体检测装置的陆地测量系统的实物示意图；

图8是本发明实施例提供的采用水陆两用温室气体检测装置检测的湖泊温室气体实际数据曲线图。

附图标记：

1.箱体，101.进气管，102.出气管，103第一通孔，104.第二通孔，105.第三通孔，106.测温设备，107.测压设备；2.水面连接座，201.第四通孔，202.第一玻璃密封件；3.陆地连接座，301.底座垫，302.连接件，303.第五通孔，304.第二玻璃密封件。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下以较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、技术方案、特征及其功效，详细说明如后。下述说明中的多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

实施例1

如图1-图7所示，一种水陆两用温室气体收集装置，上述装置包括：

箱体1，其材质为合成树脂，上述箱体1的内部中空且底部敞口，上述箱体1的表面包覆铝箔纸，上述箱体1用于收集气体；上述箱体1的顶部至少开设第一通孔103、第二通孔104和第三通孔105；上述第一通孔103内插设进气管101；上述第二通孔104内插设出气管102；上述第三通孔105内插设测压设备107；上述第一通孔103或第二通孔104内插设测温设备106；

水面连接座2，其材质为软质改性聚氯乙烯，上述水面连接座2的中部开设第四通孔201，上述第四通孔201与上述箱体1的周向轮廓相适配；

陆地连接座3，其由连接件302和橡胶材质的底座垫301组成，上述底座垫301的中部开设第五通孔303，上述第五通孔303与上述箱体1的周向轮廓相适配；上述连接件302沿上述第五通孔303的周向设于上述第五通孔303的上边缘部位以形成连接壁。

本发明装置中，进气管的高度稍微低于出气管的高度，一根进气管和一根出气管可使采样箱的气体更大范围的达到循环流动的效果；本装置在箱体表面包覆铝箔纸是为了隔热和反射太阳光；本装置的温度感应探头应与被测水面或地面保持一定距离，以免造成测量误差，本装置的测压设备用于测量箱体内气体压力，该设备一般较重，而箱体较轻，为避免箱体中心不稳使箱体倾斜破坏测量系统，将气压表安装在靠近箱体竖向中心部位。

本发明装置中，箱体的材质选用合成树脂，其材质较轻，壁厚较薄；水面连接座的材质选用软质改性聚氯乙烯(泡沫材质)，其材质较轻，具有一定弹力，又易于在水面漂浮；陆地连接座采用橡胶材质的底座垫，其重量较重，又易于与底面贴合，适合在陆地使用；上述水面连接座上开设的第四通孔和上述陆地连接座上开设的第五通孔的尺寸与箱体的外轮廓相匹配，即将箱体插入第四通孔或第五通孔后，上述箱体可与上述第四通孔或第五通孔紧密贴合。

本发明的水陆两用温室气体收集装置的使用方法：

在水面采集气体时，将上述箱体插入上述水面连接座的第四通孔内形成水面采集系统，将出气管的出口与便携式温室气体检测仪的入口连接，即可检测箱体内水域气体的相关参数。

在陆地采集气体时，将上述水面采集系统直接插入连接壁和第五通孔中形成陆地采集系统，将出气管的出口与便携式温室气体检测仪的入口连接，即可检测箱体内陆面气体的相关参数。

作为上述实施例的优选，上述箱体1的材质为聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯；上述箱体1的壁厚为0.9mm-1.1mm。

作为上述实施例的优选，上述箱体1为圆桶状，上述圆桶的上部收紧形成桶颈，上述桶颈处开口且其内嵌设橡皮塞，上述橡皮塞上开设第一通孔和第二通孔；上述第三通孔开设于靠近上述桶颈的桶体壁面上。

作为上述实施例的优选，上述圆桶的底部直径为20-30cm，上述圆桶的桶颈的直径为3-6cm，上述桶颈的高度为8-12cm；上述圆桶的桶壁厚度为0.9mm-1.1mm；本装置的箱体优选圆形，易于与其他部件贴合，密封性较好，相应的，水面连接座的第四通孔201的形状为与圆桶匹配的圆形，陆地连接座的第五通孔303的形状也为与圆桶匹配的圆形。

作为上述实施例的优选，上述箱体为圆形纯净水桶，上述水面连接座由3-5圈PVC防护条沿上述纯净水桶的径向依次紧密排列形成。

作为上述实施例的优选，上述水面连接座的内壁沿其周向设有凹槽，上述箱体沿其周向设有第一玻璃密封件202，上述第一玻璃密封件202的内壁与上述箱体的外壁紧密贴合，上述第一玻璃密封件202的的外壁凸出，上述箱体通过上述第一玻璃密封件202的凸出外壁紧密卡接于上述水面连接座2的内壁凹槽中与上述水面连接座2形成一整体以用于采集水面气体。

作为上述实施例的优选，上述连接壁的材质为软质改性聚氯乙烯，上述连接壁的高度与上述水面连接座的高度相同或接近；上述水面连接座2的外壁沿其周向向外凸出，上述连接壁的内壁沿其周向设有凹槽，上述水面连接座2通过其凸出外壁紧密卡接于上述连接壁的凹槽中与连接有上述连接壁的上述底座垫形成一整体作为陆地连接座以用于采集陆地气体。

作为上述实施例的优选，上述连接件与上述第五通孔的上边缘部位采用粘合或缝合方式形成一整体；上述水面连接座的底面与上述箱体的底面之间的竖向距离为3-5cm，上述陆地连接座的底面与上述箱体的底面之间的竖向距离为3-5cm；通过上述在箱体上预留的部位用于在水面使用时由于重力压水产生的箱体下沉后，水面连接座可以正好漂浮于水面上。

作为上述实施例的优选，上述底座垫为片状，其厚度为0.5m-2mm，上述底座垫的外轮廓形状不限，优选为六边形；上述测温设备为探头式温度计，其探头线较细，可以插入第一通孔或第二通孔，不用单独在箱体壁面开孔，上述测压设备为气压表；上述进气管和上述出气管为软管。

作为上述实施例的优选，上述箱体沿其周向设有第二玻璃密封件304，上述第二玻璃密封件304的内壁与上述箱体的外轮廓紧密贴合，上述第二玻璃密封件304的外壁与上述第五通孔303的孔壁的下边缘部位紧密贴合。

本发明的水陆两用温室气体收集装置具有成本低、材料轻、水陆两用、体积小以及重量轻的优点，全套系统成本小于500元。

实施例2

一种水陆两用温室气体检测装置，将实施例1的水陆两用温室气体收集装置的出气管的出口与便携式温室气体检测仪的入口连通形成水陆两用温室气体检测装置；本实施例2采用的便携式温室气体检测仪是由北京天地首和公司研发，快速检测多种气体浓度及环境温湿度测量，采用4600mA大容量可充电高分子聚合物电池，可长时间连续工作，测量超过限值则发出声光振动报警。采用2.31寸高清彩屏实时显示，采用行业知名品牌的气体传感器，主要检测原理有：电化学、红外、催化燃烧、热导、PID光离子等；先进的电路设计、成熟的内核算法处理，独特的外形设计，适用于检测管道中或受限空间、大气环境中的气体浓度；气体泄漏或各种背景气体为氮气或氧气的高浓度单一气体纯度。

实施例3

一种水陆两用温室气体检测方法，上述方法包括以下步骤：

水上检测：将水面连接座套在距离箱体底端3-5cm的箱体壁面形成水面气体收集装置；

将上述水面气体收集装置投放于待检测的湖泊中，旋转上述箱体至其在水中平衡稳定；

将上述箱体的出气管的出口与检测仪的入口连通，形成水用温室气体检测装置；

确保无误后，打开便携式检测仪开关，便携式检测仪内置泵自动吸式测量，过滤器去除水汽与粉尘，防止因水汽和粉尘损坏传感器和仪器，检测仪的泵开始吸气即可开始检测；整个过程在3分钟之内，即可得到结果；在检测仪2.31寸高清彩屏，显示实时浓度、报警、时间、温度、湿度、存储等信息；同时菜单界面采用高清仿真图形显示各个菜单的功能名称，根据需要可以设置单位转换、定时测量等；对湖泊的温室气体检测结果见图8。

本发明实施例中未尽之处，本领域技术人员均可从现有技术中选用。

以上公开的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种水陆两用温室气体检测装置，其特征在于，所述装置包括：

箱体，其材质为合成树脂，所述箱体的内部中空且底部敞口，所述箱体的表面包覆铝箔纸，所述箱体用于收集气体；所述箱体的顶部至少开设第一通孔、第二通孔和第三通孔；所述第一通孔内插设进气管；所述第二通孔内插设出气管；所述第三通孔内插设测压设备；所述第一通孔或第二通孔插设测温设备；

水面连接座，其材质为软质改性聚氯乙烯，所述水面连接座的中部开设第四通孔，所述第四通孔与所述箱体的周向轮廓相适配；

陆地连接座，其由连接件和橡胶材质的底座垫组成，所述底座垫的中部开设第五通孔，所述第五通孔与所述箱体的周向轮廓相适配；所述连接件沿所述第五通孔的周向设于所述第五通孔的上边缘部位以形成连接壁；

气体检测仪，所述出气管的出口与所述气体检测仪的入口连通。

2.如权利要求1所述的一种水陆两用温室气体检测装置，其特征在于，所述箱体为圆桶状，所述圆桶的上部收紧形成桶颈，所述桶颈处开口且其内嵌设橡皮塞，所述橡皮塞上开设第一通孔和第二通孔；所述第三通孔开设于靠近所述桶颈的桶体壁面上。

3.如权利要求2所述的一种水陆两用温室气体检测装置，其特征在于，所述圆桶的材质为聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述圆桶的底部直径为20-30cm，所述圆桶的桶颈的直径为3-6cm，所述桶颈的高度为8-12cm；所述圆桶的桶壁厚度为0.9mm-1.1mm。

4.如权利要求1所述的一种水陆两用温室气体检测装置，其特征在于，所述水面连接座的内壁沿其周向设有凹槽，所述箱体沿其周向设有第一玻璃密封件，所述玻璃密封条的内壁与所述箱体的外壁紧密贴合，所述第一玻璃密封件的的外壁凸出，所述箱体通过所述第一玻璃密封件的凸出外壁紧密卡接于所述水面连接座的内壁凹槽中与所述水面连接座形成一整体以用于采集水面气体。

5.如权利要求4所述的一种水陆两用温室气体检测装置，其特征在于，所述连接壁的材质为软质改性聚氯乙烯，所述连接壁的高度与所述水面连接座的高度相同或接近；所述水面连接座的外壁沿其周向向外凸出，所述连接壁的内壁沿其周向设有凹槽，所述水面连接座通过其凸出外壁紧密卡接于所述连接壁的凹槽中与连接有所述连接壁的所述底座垫形成一整体作为陆地连接座以用于采集陆地气体。

6.如权利要求4所述的一种水陆两用温室气体检测装置，其特征在于，所述连接件与所述第五通孔的上边缘部位采用粘合或缝合方式形成一整体；所述水面连接座的底面与所述箱体的底面之间的竖向距离为3-5cm，所述陆地连接座的底面与所述箱体的底面之间的竖向距离为3-5cm。

7.如权利要求1所述的一种水陆两用温室气体检测装置，其特征在于，所述底座垫为片状，其厚度为0.5m-2mm，所述底座垫的外轮廓形状为六边形；所述测温设备为探头式温度计，所述测压设备为气压表；所述进气管和所述出气管为软管。

8.如权利要求1所述的一种水陆两用温室气体检测装置，其特征在于，所述箱体沿其周向设有第二玻璃密封件，所述第二玻璃密封件的内壁与所述箱体的外轮廓紧密贴合，所述第二玻璃密封件的外壁与所述第五通孔的孔壁的下边缘部位紧密贴合。

9.一种水陆两用温室气体检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

水上检测：将水面连接座套在距离箱体底端3-5cm的箱体壁面形成水面气体检测装置；

将所述水面气体收集装置投放于待检测的水中，旋转所述箱体至其在水中平衡稳定；

将所述箱体的出气管的出口与检测仪的入口连通，形成水用温室气体检测装置；

打开所述检测仪的开关对所述箱体内气体进行检测，即可得到检测结果；

陆地检测：将陆地连接底座套在所述水面气体收集装置的底部形成陆地气体收集装置；

将所述陆地气体收集装置放置于待检测的地面，旋转所述箱体至其在地面平衡稳定；

打开所述检测仪的开关对所述箱体内气体进行检测，即可得到检测结果。