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碳氮水耦合過程監測系統

簡要描述:生態系統碳、氮、水循環過程研究已經從單個的、獨立過程研究轉向碳氮水耦合循環過程機理的探索。

  • 產品型號:LysiCosm
  • 廠商性質:生產廠家
  • 更新時間:2025-05-16
  • 訪  問  量:2507

詳細介紹

    一、應用

    生態系統碳、氮、水循環過程研究已經從單個的、獨立過程研究轉向碳氮水耦合循環過程機理的探索。

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    LysiCosm碳氮水耦合過程監測系統基于國際上生態系統控制實驗系統的設計、使用經驗,結合國內的應用需求,及澳作公司十多年控制型蒸滲系統的設計、施工和運行經驗,研制了可同步觀測碳、氮、水耦合過程的LysiCosm系統,助力生態系統碳氮水循環研究,及全球氣候變化下生態系統響應過程和機理研究。

    二、系統組成

    系統由痕量溫室氣體分析儀/痕量氣體同位素分析儀、iChamber多功能自動箱、SoilScope控制型土柱等組成,實現地上溫室氣體排放、地下土壤水文過程同步觀測。

    三、系統功能

    1、澳作研發設計的產品iChamber多功能自動箱能維護測量點的小氣候與大田一致。在測量時升起、結束后落下,減少對測量點的降水、光照、風等影響。

    常規的自動箱測量面積小,往往數據不具代表性,iChamber測量面積大,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具備可比性,實現同步觀測。

    尺寸:0.1-2平米,可定制

    高度:0.5-2米,可定制

 

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

 

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    3、該系統還可同步觀測多種氣體同位素通量,部分氣體同位素組合如下:

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    4、該系統采用的Aerodyne閉路氣體分析儀檢測限可達ppt級,自動全量程校準和零點校準,滿足痕量氣體如N2O等的測量精度要求。

    5、技術活性鈍化裝置可顯著提高粘性氣體分子如NH3、HONO等的響應時間,實現粘性氣體和非粘性氣體的同步觀測,如N2O、CO2、NH3、O3、CO、H2O同步觀測。

    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,確保柱體內的水分、水勢梯度與大田一致。

    柱體布設在大田的設計,確保柱體溫度與大田一致。

    LysiCosm即可用于原位觀測,也可做控制實驗,其數據可擴展到大田尺度。

 

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    四、技術指標

    該系統測量氣體分子的量程,1s、100s測量時長下的精度如下:

    常見痕量溫室氣體:

參數 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
測量范圍 0-10ppm 0-10ppm 0-5000ppm 0-10ppm 0-5000ppm 0-5000ppm 0-5000ppm 0-5000ppm 0-5000ppm
響應時間 1-10Hz可選

    含C氣體同位素:

參數 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‰
測量范圍 3‰ 30‰ 1‰ 25ppb 0.1‰ 0.1‰
響應時間 1-10Hz可選

    含N氣體同位素:

參數 NH3 δ15N14N16O(δ15Nα) δ14N15N16O(δ15Nβ) δ14N14N18O(δ18O)
精度1s 40ppt 0.1‰ 0.03‰ 8‰
精度100s 10ppt 1‰ 1‰ 2‰
測量范圍 0-10000ppb 300~30000ppb 300~30000 300~30000
響應時間 1-10Hz可選

    五、技術應用

    歐盟TERENO項目,用蒸滲筒采集原狀土柱,并轉運至氣候條件不一樣的地點,以模擬氣候變化,同時應用Aerodyne激光痕量氣體監測儀監測土壤中痕量溫室氣體的排放過程。

    除氣候變化外,項目還增加了耕作方式、灌溉方式等因子對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制。

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

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 GascheRetal.ImpactsofclimateandmanagementonwaterbalanceandnitrogenleachingfrommontanegrasslandsoilsofS-Germany.EnvironmentalPollution,2017.

    行走式土壤自動箱順序在18個蒸滲土柱上測量N2O、CH4和H2O。自動箱內配置了紅光,藍光光源,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測儀在中心軟件控制下自動循環測量18個蒸滲土柱的痕量溫室氣體排放。基于中紅外激光直接吸收光譜技術(TILDAS),時間分辨率高達10Hz,多反腔(AstigmaticMultipassAbsorptionCells)提供的長達76m或400m的光程,檢測限達ppt級。

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    LysiCosm碳氮水耦合過程監測系統基于同樣的技術,單個柱體獨立測量,系統可模塊化擴展,大大降低了單個柱體的觀測成本,用戶可根據科研經費分步建造。

    LysiCosm是國內外監測體積最大的溫室氣體通量、氣體同位素通量監測系統,觀測精度和觀測面積處于國際水平。


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