[发明专利]水库水面温室气体通量多点同步测量方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水面气体排放通量监测方法和装置，尤其适用于在水库等缓流状态下的水-气界面的温室气体排放或吸收的快捷测量。

背景技术

静态箱法是一种原理简单、方便操作的水气界面气体通量观测方法。该方法在水体表面放置一个顶部密封、底部中通的箱体, 收集表层水体以扩散方式排放的二氧化碳和甲烷等待测气体, 每隔一段时间测量箱体中待测气体的浓度,根据浓度随时间的变化率来计算被覆盖水域待测气体的排放通量。静态箱法由于成本低、便携性好、与在线分析仪器联接便利而得到广泛应用。但目前静态箱法都采用单点采样的方法，一般使用一个薄金属圆筒，放置在一个汽车内胎大小的轮胎浮在水面上，箱体的大小并没有统一标准。而箱体尺寸过大或过小都会对准确测量造成干扰：采用大体积的箱体对观测对象扰动较明显，尤其是改变了观测水面上方的压力，易影响水体与大气之间的气体交换过程，从而使测量结果偏离真实；采用小体积箱体测量，由于其质量小，在波浪作用下容易发生漂移或颠簸漏气从而影响测量结果的准确性。

由于温室气体排放有着极大的空间不均匀性，测量结果的代表性必须加以重视，尤其是根据短时间箱法散点观测的结果推算区域时更应慎重，而目前所见的静态箱法只能获得单点的数据，其覆盖面积很小，所得到的测量空间分布特征的随机性很大。例如，温室气体甲烷的释放量和水深有关，一般靠近岸边浅水处甲烷释放通量较大。 Rosa 等研究发现在Samuel 水库，水深小于5m 的地方甲烷通过气泡的排放量在60-70 mg/(m²·h)之间变化，而水深大于5m 的地方排放量是2mg/(m²·h)，深水处甲烷排放量远远低于浅水处。原因是细菌在缺氧环境中分解有机物会产生甲烷，在浅水处，当CH₄ 浓度超过其溶解度时直接通过鼓泡排入大气；在深水处，由于沉积物-水界面以上氧气浓度明显增加，库底产生的甲烷在上升过程中通过鼓泡或者扩散排放的有一部分在氧跃层和含氧-缺氧界面会被CH₄ 氧化菌氧化成二氧化碳而迅速减少。浅水区特别是水陆交接带的地理环境通常比较复杂，温室气体排放空间不均匀性尤为突出，使用箱法测量估计区域温室气体排放时，除了加密测量点多次测量目前尚无很好的方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种可准确测量水面，特别是河流、湖泊、水库等流速较缓的水体水面温室气体通量，操作便捷、灵活性好的水库水面温室气体通量多点同步测量方法和装置，尤其适用于岸边浅水区等温室气体排放空间差异性比较高的水域。

为实现上述目的，本发明提供了一种水库水面温室气体通量多点同步测量方法，该方法包括：由测量单元分组取样，气样送入混合装置经混合后送入气体分析仪器，测量结果由数据处理单元计算处理。

优选地，可对目标区域进行预测量，测量时分两组取样，由数据处理单元对两组数据进行对比，通过分析其差异性选取相应测量模式。上述预测量的过程是这样的，对两个测量组分别取样并读取相应的温室气体浓度，运行判别程序比较两组测量结果的值（以CO₂的浓度为准），计算其标准差σ，与设定的允许误差ε（ε=5%）比较，选择适合的测量模式，并对目标区域定义一个特征值标示其均一性。其原理如下表所示：