CN212341122U - 一种外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统包括半开放式动态箱和排气模块。半开放式动态箱包括箱子主体框架、进气端、出气端，半开放式动态箱形成用于容纳样本的空腔，进气端设有若干个进气口，空腔与外界环境通过进气口连通，出气端设有若干个出气口，半开放式动态箱设置有用于安放待测样本的安放孔；排气模块包括气泵和气管，气泵通过气管与出气口连接。动态箱与外部环境的压力差别小，动态箱内的BVOCs泄漏少。

Description

一种外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统

技术领域

本实用新型涉及挥发性有机物研究领域，特别是一种外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统。

背景技术

植物在生长、发育、繁殖、进行生态系统中的信息交流及抵抗生物及非生物胁迫效应的过程中均会产生大量的生物排放的挥发性有机化合物(Biogenic volatile organiccompounds，简称为BVOCs)。BVOCs是大气中臭氧(O₃)和二次有机气溶胶(SOA)的重要前体物，并且会直接或间接地对气候产生影响。BVOCs的排放估算具有很大的不确定性，而排放因子的不准确被认为是造成其不确定性的较大的因素。因此，如何获得更为准确的排放因子对于探究此类化合物在地表大气污染和气候变化中的角色作用至关重要。

现有技术中研究植物BVOCs排放的手段以静态箱和动态箱最为常见。静态箱由于完全与环境隔离，短时间内，箱内的温度、湿度变化大，CO₂浓度变化大，使得其在目前的BVOCs 排放研究中难以准确反映BVOCs的真实排放。现有技术中动态箱是常用的测量手段，动态箱的种类多种多样，包括方便于野外使用的特氟龙/泰德拉采气袋(Teflon/Tedlar采气袋)、基于叶片尺度的小体积且高流速的叶室(Leaf cuvette)、具有支撑结构且内部贴覆有聚四氟乙烯薄膜的传统动态箱、具有光、温控制且用于室内研究的玻璃箱(Glasschamber)。

虽然动态箱的种类多种多样，但是它们也各自存在一定的缺陷。特氟龙/泰德拉采气袋不具有支撑结构，在测试过程中需要通入空气来支撑起整个特氟龙/泰德拉采气袋的形状，其内部的压力比外部高出很多，这样的高气压会影响植物枝叶的生理状态，如气孔导度，从而影响枝叶的BVOCs排放，影响排放因子的测量真实性；叶室由于其容积较小并且流通气的流速很大，不易测量低排放量低挥发性的BVOCs；现有的具有支撑结构的传统动态箱由于测量时泵入净化后的空气而造成箱体内外存在气压差，容易导致BVOCs的泄漏，从而影响排放因子的测量准确性，并且这种动态箱在开始测量时需要关闭进气端，测量结束后打开进气端，容易对枝叶生理状态产生影响；玻璃箱结构及配置复杂，不方便野外测定。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，动态箱与外部环境的压力差别小，动态箱内的BVOCs泄漏少。

根据本实用新型第一方面实施例的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，包括半开放式动态箱和排气模块。所述半开放式动态箱包括箱子主体框架、进气端、出气端，所述半开放式动态箱形成用于容纳样本的空腔，所述进气端设有若干个进气口，所述空腔与外界环境通过所述进气口连通，所述出气端设有若干个出气口，所述半开放式动态箱设置有用于安放待测样本的安放孔，所述排气模块包括气泵和气管，所述气泵通过气管与所述出气口连接。

根据本实用新型第一方面实施例的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，至少具有如下技术效果：当研究枝叶的BVOCs排放时，枝叶通过安放孔放置在半开放式动态箱内部，半开放式动态箱内部通过进气口与外部环境连通，半开放式动态箱内部形成半开放的环境，动态箱与外部环境的压力差别小，使用气泵从出气口抽气，使气体流动的方向保持由进气口流入半开放式动态箱内部，BVOCs泄漏少。

根据本实用新型的一些实施例，外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统包括用于控制流速的流量计。

根据本实用新型的一些实施例，各个所述进气口设置在所述进气端的边缘位置。

根据本实用新型的一些实施例，所述半开放式动态箱设置有若干个用于增强所述空腔内部的气体流动的风扇。

根据本实用新型的一些实施例，所述箱子主体框架的材料是透明材料，所述箱子主体框架的内壁覆盖有聚四氟乙烯薄膜，所述进气端的内侧面覆盖有聚四氟乙烯薄膜或所述进气端的材料是聚四氟乙烯材料，所述出气端的内侧面覆盖有聚四氟乙烯薄膜或所述出气端的材料是聚四氟乙烯材料。

根据本实用新型的一些实施例，外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统包括数据监测组件，所述数据监测组件包括温度湿度传感器和/或光合有效辐射仪。

根据本实用新型的一些实施例，外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统包括用于测定BVOCs数值的测试模块。

根据本实用新型的一些实施例，所述测试模块包括自动采样器和热脱附-气相色谱-质谱仪。

根据本实用新型的一些实施例，所述测试模块包括CO₂/H₂O分析仪。

根据本实用新型的一些实施例，所述测试模块包括质子转移反应-飞行时间-质谱仪。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型第一方面实施例的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统的示意图；

图2是根据本实用新型第一方面实施例的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统的示意图；

图3是根据本实用新型第一方面实施例的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统的示意图。

附图标记：

半开放式动态箱1、风扇8、箱子主体框架9、进气端10、出气端11、安放孔14、

气泵2、自动采样器4、热脱附-气相色谱-质谱仪5、CO₂/H₂O分析仪6、质子转移反应-飞行时间-质谱仪7、

流量计18、温度湿度传感器19、光合有效辐射仪20、气管21、除臭氧器22、空腔24、直通阀26。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

根据本实用新型实施例的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，包括半开放式动态箱1和排气模块。半开放式动态箱1包括箱子主体框架9、进气端10、出气端11，半开放式动态箱1形成用于容纳样本的空腔24，进气端10设有若干个进气口，空腔24与外界环境通过进气口连通，出气端11设有若干个出气口，半开放式动态箱1设置有用于安放待测样本的安放孔14；排气模块包括气泵2和气管21，气泵2通过气管21与出气口连接。

例如，如图1所示，半开放式动态箱1可以是圆柱形状，进气端10位于圆柱的其中一个底面，出气端11位于圆柱的另外一个底面，箱子主体框架9位于进气端10和出气端11之间。箱子主体框架9、进气端10、出气端11包围形成用于容纳样本的空腔24，空腔24也是圆柱形状，空腔24通过进气口与外部环境连通，空腔24通过出气口与气泵2连通。

当然，圆柱形状的半开放式动态箱1仅是一种优选的实施例，半开放式动态箱1还可以是其它的形状，比如棱柱形状，包括位于棱柱其中一个底面的进气端10和位于棱柱另外一个底面的出气端11，箱子主体框架9位于进气端10和出气端11之间。半开放式动态箱1的空腔24也可以是其它的形状，比如棱柱形状、球形状等，相比于棱柱形状的空腔24，圆柱形状的空腔24能够减小侧壁面对于气体流动的阻碍，使空腔24内的气体混合更为均匀，不同位置的气体的BVOCs等成分差别较小。

为了方便对空腔24进行操作，在一些实施例中，半开放式动态箱1可以打开，比如进气端10和/或出气端11可分离地连接箱子主体框架9，在一些具体实施例中，如图1所示，箱子主体框架9是具有通孔的圆柱形状，通孔贯通圆柱的两个底面，进气端10可分离地盖在圆柱的其中一个底面，出气端11可分离地盖在圆柱的另外一个底面，通过分离进气端10或出气端11，可以方便地对空腔24进行操作。在一些具体实施例中，如图2所示，半开放式动态箱1由两个圆柱形状的部件拼接组成，半开放式动态箱1的其中一个底面是进气端10，半开放式动态箱1的另外一个底面是出气端11，箱子主体框架9位于进气端10和出气端11之间，通过拆开半开放式动态箱1，可以方便地对空腔24进行操作。在一些具体实施例中，箱子主体框架9的其中一个底面成型有开口的圆柱形状，箱子主体框架9的另外一个底面是进气端10，出气端11是一块盖在箱子主体框架9开口位置的圆板，通过分离出气端11，可以方便地对空腔24进行操作。

现有技术中很多动态箱通入的是合成气或预先去除水、O₃、颗粒物等组分的净化后的空气，但植物生长在一个复杂的外场环境空气中，空气中的各种成分例如水分、CO₂、O₃、痕量气体、颗粒物等均会对其排放产生或多或少的影响，因此选取未经处理的环境空气作为动态箱的流通气能更为真实的反应其排放，也无需设置空气净化装置。

根据本实用新型实施例的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，当用于研究枝叶的BVOCs排放时，首先通过安放孔14将枝叶放置在半开放式动态箱1的空腔24内，空腔24通过进气口与外部环境连通，在空腔24内形成半开放的环境，使得空腔24与外部环境的压力差别小，枝叶的生理状态较好。使用气泵2从出气口抽气，使环境空气持续流入空腔24，空腔24内形成对流，并且气体流动的方向保持由进气口流入空腔24内，再从空腔24内流向气泵2从而离开半开放式动态箱1，由于进气口位置的气体流动方向保持稳定，枝叶产生的BVOCs难以从进气口向外界泄露，半开放式动态箱1的BVOCs的泄漏少。

根据本实用新型的一些实施例，外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统包括用于控制流速的流量计18。具体地，流量计18可以设置在气泵2和出气口之间，例如在一些实施例中，出气端11设有一个出气口，气泵2和出气口通过气管21连接，流量计18设置在气管21上，或者在一些实施例中，出气端11设有两个出气口，泵2和出气口通过气管21 连接，气管21呈Y字形状，流量计18设置在气管21靠近气泵2的位置。如果气体交换的流量过低，空腔24和外界环境的物质交换不够充分，会使得空腔24内的温度、水分、BVOCs 浓度不断积累，CO₂浓度会因光合作用吸收急剧降低，空腔24内气体的滞留时间、BVOCs 排放达到稳态的时间、BVOCs的壁损失均会增高；若流速过高，则对于低排放、低挥发性的物质不易测量，并且高流速会对枝叶的生理状态产生影响。通过设置流量计18并根据流量计 18的数据调节气泵2的抽气速度、气管21尺寸等参数，可以使流量和流速位于合理范围，降低流速和流量对于系统的影响，提高研究的准确性，并且减少空腔24内的BVOCs由于和 O₃反应造成的损失。

根据本实用新型的一些实施例，各个进气口设置在进气端10的边缘位置。进气口的设置位置靠近箱子主体框架9的内壁面，这样的设置方式使得内壁面区域的气体流速在进气口的气体吹动下加快，进入空腔24的气体对箱子主体框架9的内壁面起到冲刷作用，从而抑制水汽凝结在内壁面上并且降低BVOCs的壁损失，这样的设置还能增强拐角位置的气体流动，对空腔24内部的BVOCs的混合也起到促进作用。例如在一些实施例中，当空腔24是圆柱形状时，十二个进气口以圆周排列方式均匀地设置在进气端10的边缘位置，进气口对附近的内壁面产生吹扫效果。

为了进一步增强空腔24内部的气体流动，使气体混合效果好，不同位置的气体成分均匀，根据本实用新型的一些实施例，半开放式动态箱1设置有若干个用于增强空腔24内部的气体流动的风扇8。优选地，风扇8可以设置在空腔24内，风扇8固定在内壁面上，风扇8也可以设置在空腔24外，通过管道与空腔24连通，但是这会提高BVOCs泄露的风险，需要设计额外的防泄漏措施。根据空腔24的大小、空腔24的形状等具体条件的不同，风扇8可以是一个或者多个，使混合效果良好。空腔24内部的气体混合均匀可以使得采样分析的结果能够更加接近真实情况，提高BVOCs研究分析的可靠性。

根据本实用新型的一些实施例，箱子主体框架9的材料是透明材料，箱子主体框架9的内壁覆盖有聚四氟乙烯薄膜，进气端10的内侧面覆盖有聚四氟乙烯薄膜或进气端10的材料是聚四氟乙烯材料，出气端11的内侧面覆盖有聚四氟乙烯薄膜或出气端11的材料是聚四氟乙烯材料。例如，如图1所示，圆柱形的半开放式动态箱1横向放置，半开放式动态箱1的左侧是进气端10，半开放式动态箱1的右侧是出气端11，进气端10和出气端11的材料是聚四氟乙烯材料，箱子主体框架9是透明材料，箱子主体框架9的内壁覆盖有聚四氟乙烯薄膜。选用透明材料的箱子主体框架9能够减少光线射入腔体24过程中的损失，使自然光线顺利地照射到样本，保证植物的光合作用及其它生理活动不受干扰，提高研究的准确性。在一些实施例中，箱体选用透明的有机玻璃材料，有机玻璃材料具有易加工的优点。聚四氟乙烯是一种理化性质较为稳定的材料，不易与其它物质发生反应，通过在箱子主体框架9的内壁覆盖聚四氟乙烯薄膜，进气端10的内侧面覆盖有聚四氟乙烯薄膜或进气端10的材料是聚四氟乙烯材料，出气端11的内侧面覆盖有聚四氟乙烯薄膜或出气端11的材料是聚四氟乙烯材料，可以减少BVOCs因为和半开放式动态箱1反应产生的损失，还可以进一步降低BVOCs的壁损失，另外，聚四氟乙烯也不易产生出污染物对BVOCs造成影响，进一步地，可以在外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统可能与BVOCs接触的位置都覆盖聚四氟乙烯薄膜或选用聚四氟乙烯材料，降低干扰因素，提高BVOCs研究分析的可靠性。

根据本实用新型的一些实施例，外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统包括数据监测组件，数据监测组件包括温度湿度传感器19和/或光合有效辐射仪20。温度湿度传感器19安装在空腔24中，光合有效辐射仪20安装在半开放式动态箱1的上方。光合有效辐射仪20能够对植物所处环境中光合有效辐射进行监测并持续记录，而温度湿度传感器19能够对箱内的温湿度进行实时连续监测。实时连续监测温度、湿度、光合有效辐射等状态参数能够更加准确地记录BVOCs研究分析过程的环境背景，便于实验过程中及时了解空腔24内部的实际情况，也便于进行后续的比较分析，提高BVOCs研究分析的准确性。

根据本实用新型的一些实施例，外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统包括用于测定BVOCs数值的测试模块。

根据本实用新型的一些具体实施例，测试模块包括自动采样器4和热脱附-气相色谱-质谱仪5。具体地，自动采样器4通过管道与空腔24连通，自动采样器4可以如图2所示连接在气管21上实现连通，也可以如图1所示直接连接在半开放式动态箱1上实现连通。自动采样器4设置有吸附管，吸附管可以吸附空腔24内部的空气的BVOCs，获得采样标本，将获得的采样标本送入热脱附-气相色谱-质谱仪5进行分析，可以检测样本所排放BVOCs的种类和含量，并可以通过计算得知各BVOCs的排放速率。热脱附-气相色谱-质谱仪5中，样品气首先富集到样品管，然后加热样品管，使其中的组分挥发出来进入低温的冷阱，然后再迅速对冷阱加热，使待测组分迅速挥发出来进入色谱柱，经过色谱柱分离后在检测器上检测出各组分。优选地，在自动采样器4与空腔24之间设置有除臭氧器22，除臭氧器22可以减少空气中可能含有的O₃成分，减小BVOCs研究分析的外部干扰。采样器4和空腔24之间还可以设置直通阀26，通过直通阀26的开断控制采样的启停，可以根据需要的频率进行周期性的采样。

根据本实用新型的一些具体实施例，测试模块包括CO₂/H₂O分析仪6。具体地，CO₂/H₂O 分析仪6通过管道与空腔24连通，CO₂/H₂O分析仪6可以连接在气管21上实现连通，也可以直接连接在半开放式动态箱1上实现连通。CO₂/H₂O分析仪6可以对箱体内部气体中的CO₂和H₂O的浓度进行实时连续监测，可以用于分析空腔24内部的环境状况以及样本的生理状况是否满足要求。CO₂/H₂O分析仪6和空腔24之间还可以设置直通阀26，通过直通阀26的开断控制监测的启停。在一些具体实施例中，CO₂/H₂O分析仪6还可以通过管道与外界环境连通，优选地，管道上设置有用于切换的切换阀，例如二进一出规格的三通电磁阀，CO₂/H₂O 分析仪6连接在三通电磁阀的出口，三通电磁阀的一个进口与空腔24连通，三通电磁阀的另一个进口和外界环境连通。通过切换阀可以切换CO₂/H₂O分析仪6的连通状态，选择与外界环境连通或者与空腔24内部的气体连通，使得CO₂/H₂O分析仪6既可以对箱体内部气体中的CO₂和H₂O的浓度进行实时连续监测，也可以对进入箱体的环境空气中CO₂和H₂O的浓度进行实时连续监测。CO₂/H₂O分析仪6也可以连接一个三通接头，三通接头的一个进口与空腔24连通并设置直通阀26，三通接头的另一个进口与外界环境连通并设置直通阀26，从而既可以对箱体内部气体中的CO₂和H₂O的浓度进行实时连续监测，也可以对进入箱体的环境空气中CO₂和H₂O的浓度进行实时连续监测。

根据本实用新型的一些具体实施例，测试模块包括质子转移反应-飞行时间-质谱仪7。具体地，质子转移反应-飞行时间-质谱仪7通过管道与空腔24连通，质子转移反应-飞行时间- 质谱仪7可以如图1所示连接在气管21上实现连通，也可以如图3所示直接连接在半开放式动态箱1上实现连通。质子转移反应-飞行时间-质谱仪7可以对箱体内部样本排放的BVOCs 实际浓度进行连续实时的监测，为研究过程中对BVOCs的实时定量分析提供判断依据。质子转移反应-飞行时间-质谱仪7中，水蒸气通过空心阴极灯产生H₃O⁺离子源，质子亲和能大于H₂O(691kJ/mol)的VOCs(在本句后半的反应式中以R来指代)分子在漂移管内和发生质子转移反应：R+H₃O⁺→RH⁺+H₂O，生成分子离子RH⁺，之后通过质量分析器监测得到绝对浓度。质子转移反应-飞行时间-质谱仪7和空腔24之间还可以设置直通阀26，通过直通阀26的开断调节监测的启停。

优选地，测试模块的管道、管接头以及其它可能与BOVCs接触的位置都覆盖聚四氟乙烯薄膜或选用聚四氟乙烯材料，降低干扰因素，提高BVOCs研究分析的可靠性。

下面参考图1以一个具体的实施例详细描述根据本实用新型实施例的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对实用新型的具体限制。

本实用新型实施例包括半开放式动态箱1、排气模块、测试模块。

半开放式动态箱1呈圆柱形状，包括圆柱形状的箱子主体框架9，还包括可分离地连接在箱子主体框架9的其中一个底面的进气端10和可分离地连接在箱子主体框架9的另外一个底面的出气端11，箱子主体框架9、进气端10、出气端11包围形成用于容纳样本的圆柱形状的空腔24。箱子主体框架9的材料是透明的有机玻璃材料，箱子主体框架9的内壁覆盖有聚四氟乙烯薄膜。进气端10是圆板形状，进气端10和空腔24接触的一面覆盖有聚四氟乙烯薄膜，进气端10设置有十二个圆孔形状的尺寸一致的进气口，进气口设置在进气端10的边缘位置，十二个进气口以圆周排列方式均匀设置。进气端10的中间区域还设置有风扇8。出气端11是圆板形状，出气端11的材料是聚四氟乙烯材料，出气端11的中间区域开设有安放孔14，出气端11还设置有一个出气口。光合有效辐射仪20安装在空腔24的上方，出气端11和空腔24接触的一面设置有温度湿度传感器19。

排气模块包括气泵2和气管21，气管21的材料是聚四氟乙烯材料，气管21连接出气口，气泵2通过气管21与空腔24连通。气管21上设置有流量计18。

测试模块包括自动采样器4、热脱附-气相色谱-质谱仪5、CO₂/H₂O分析仪6、质子转移反应-飞行时间-质谱仪7、除臭氧器22。自动采样器4通过聚四氟乙烯管道与空腔24连通，自动采样器4设置有吸附管，自动采样器4与空腔24之间设置有除臭氧器22和一个直通阀26，除臭氧器22采用覆有硫代硫酸钠的滤膜去除O₃。CO₂/H₂O分析仪6连接一个三通接头，三通接头的一个进口与气管21连接并设置一个直通阀26，三通接头的另一个进口与外界环境连通并设置一个直通阀26。质子转移反应-飞行时间-质谱仪7通过聚四氟乙烯管道与气管21连接，质子转移反应-飞行时间-质谱仪7和气管21之间设置有一个直通阀26，质子转移反应-飞行时间-质谱仪7与空腔24连通。

根据本实用新型实施例的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，通过采用以上的设计，至少可以实现这样一些功能：当对枝叶进行研究分析时，首先通过安放孔14将枝叶放置在半开放式动态箱1的空腔24内，随后使用聚四氟乙烯胶带将枝叶和安放孔14之间的空隙密封并固定枝条。空腔24通过进气口与外部环境连通，在空腔24内形成半开放的环境，使得空腔24与外部环境的压力差别小，枝叶的生理状态较好。使用气泵2以恒定的流速从出气口抽气，使空腔24内形成对流，并且气体流动的方向保持由进气口流入空腔24内，再从空腔24内流向气泵2从而离开半开放式动态箱1，由于进气口位置的气体流动方向保持稳定，枝叶产生的BVOCs难以从进气口向外界泄露，半开放式动态箱1的BVOCs泄漏少。

气泵2的抽气速度、气管21尺寸等参数可以根据流量计18的数据反馈进行调节，可以使流量和流速位于合理范围，降低流速和流量对于系统的影响，提高研究的准确性，并且减少空腔24内的BVOCs由于和臭氧反应造成的损失。进气口的位置设置使进入空腔24的气体对箱子主体框架9的内壁面起到冲刷作用，从而抑制水汽凝结在内壁面上并且降低BVOCs的壁损失，这样的设置还能增强拐角位置的气体流动，配合风扇8的吹动促进空腔24内部的BVOCs混合均匀，使得采样分析的结果能够更加接近真实情况，提高BVOCs研究分析的可靠性。阳光从上方照射半开放式动态箱1，整个箱体的光透过率为92.41％，光损失对于植物的影响较小。光合有效辐射仪20能够对植物所处环境中光合有效辐射进行监测并持续记录，而温度湿度传感器19能够对箱内的温湿度进行实时连续监测。实时连续监测温度、湿度、光合有效辐射等状态参数能够更加准确地记录BVOCs研究分析过程的环境背景，便于实验过程中及时了解空腔24内部的实际情况，也便于进行后续的比较分析，提高BVOCs研究分析的准确性。

通过在测试模块和空腔24之间设置若干个直通阀26，可以控制气路的开闭，实现采样或监控的启停，也可以根据需要进行周期性的采样，还可以根据需要切换CO₂/H₂O分析仪6 的进样。

吸附管可以吸附空腔24内部的空气的BVOCs，获得采样标本，将获得的采样标本送入热脱附-气相色谱-质谱仪5进行分析，可以检测样本所排放BVOCs的种类和含量，并可以通过计算得知各BVOCs的排放速率。CO₂/H₂O分析仪6可以对箱体内部气体中的CO₂和H₂O 的浓度进行实时连续监测，也可以对进入箱体的环境空气中CO₂和H₂O的浓度进行实时连续监测。质子转移反应-飞行时间-质谱仪7可以对箱体内部样本排放的BVOCs实际浓度进行连续实时的监测，为研究过程中对BVOCs的实时定量分析提供判断依据。结合测试模块的各项数据，可以得到准确度更高的排放因子。

本实施例在各处可能与BVOCs接触的位置均设置了聚四氟乙烯薄膜或采用了聚四氟乙烯材料，避免了BVOCs成分被干扰，减小了研究误差，提高了排放因子研究的准确性。

本实施例的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统内环境因子(包括温度、光照、湿度、CO2浓度、压力)与外部差别小，更能反映其在真实环境条件下的排放特征，且不会造成动态箱内的BVOCs泄漏。

进一步的，考虑到外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统的系统误差，对本实施例进行了室内评估以及外场的实地研究。室内的评估结果表明，半开放式动态箱1在低流速条件下BVOCs的壁损失较大，高流速条件下损失较小，最适流速为9L/min(半开放式动态箱1体积为13.7L)。在10-90％的湿度范围内BVOCs在箱内的损失与湿度无明显的规律，但其损失均在20％以内，均大部分在10％以内。风扇8的开关对BVOCs的损失无显著影响(相对偏差小于6.5％)，但研究表明风扇8有助于箱内温度和BVOCs浓度的均匀分布；BVOCs在箱体内的动态变化过程符合理论的变化过程，并且理论上达到95％稳态大约需要275s，实际观测到的达到稳态所需时间为300s至360s，其结果较为接近。整个箱体的气体完全交换一次所需时间约1.5min，而研究表明绝大多数BVOCs和O₃反应的寿命均在2min以上，因此BVOCs在箱内和O₃的反应损失可忽略不计。O₃需要在采样的过程中加以去除，对除臭氧剂的选取研究结果表明，覆有硫代硫酸钠的滤膜对O₃有很好的去除效果，并且不会对BVOCs 造成损失。在外场进行的箱内外环境因子对比试验结果表明，箱内外温度差异为3.57％；箱内湿度由于植物叶片蒸腾作用使得其比外部平均高出约16.42±4.42％，但整个过程中箱内的相对湿度均小于85％，因此不会有水汽的凝结；CO₂浓度由于光合作用吸收使得内部比外部环境低了约13.21％；整个箱体的光透过率为92.41％。成功使用该箱体在野外对植物排放的 BVOCs进行了定性定量分析，并测得了BVOCs不同组分的排放速率，取得了较为准确的结果。本实用新型还可用于研究分析BVOCs排放的光温依赖性等问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，其特征在于，包括：

半开放式动态箱(1)，所述半开放式动态箱(1)包括箱子主体框架(9)、进气端(10)、出气端(11)，所述半开放式动态箱(1)形成用于容纳样本的空腔(24)，所述进气端(10)设有若干个进气口，所述空腔(24)与外界环境通过所述进气口连通，所述出气端(11)设有若干个出气口，所述半开放式动态箱(1)设置有用于安放待测样本的安放孔(14)；排气模块，所述排气模块包括气泵(2)和气管(21)，所述气泵(2)通过气管(21)与所述出气口连接。

2.根据权利要求1所述的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，其特征在于：包括用于控制流速的流量计(18)。

3.根据权利要求1或2所述的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，其特征在于：各个所述进气口设置在所述进气端(10)的边缘位置。

4.根据权利要求1或2所述的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，其特征在于：所述半开放式动态箱(1)设置有若干个用于增强所述空腔(24)内部的气体流动的风扇(8)。

5.根据权利要求1或2所述的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，其特征在于：所述箱子主体框架(9)的材料是透明材料，所述箱子主体框架(9)的内壁覆盖有聚四氟乙烯薄膜，所述进气端(10)的内侧面覆盖有聚四氟乙烯薄膜或所述进气端(10)的材料是聚四氟乙烯材料，所述出气端(11)的内侧面覆盖有聚四氟乙烯薄膜或所述出气端(11)的材料是聚四氟乙烯材料。

6.根据权利要求1或2所述的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，其特征在于：包括数据监测组件，所述数据监测组件包括温度湿度传感器(19)和/或光合有效辐射仪(20)。

7.根据权利要求1或2所述的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，其特征在于：包括用于测定BVOCs数值的测试模块。

8.根据权利要求7所述的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，其特征在于：所述测试模块包括自动采样器(4)和热脱附-气相色谱-质谱仪(5)。

9.根据权利要求7所述的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，其特征在于：所述测试模块包括CO₂/H₂O分析仪(6)。

10.根据权利要求7所述的外场测定植物BVOCs排放的半开放式动态箱系统，其特征在于：所述测试模块包括质子转移反应-飞行时间-质谱仪(7)。

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