[发明专利]一种可调深度土壤二氧化碳采集装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可调深度土壤二氧化碳采集装置，以及该装置的使用方法，属于气体样品采集技术领域。

背景技术

土壤CO₂的释放是陆地生态系统碳循环的重要组成部分。全球土壤是一个巨大的碳库，其碳贮量约为1500Pg，分别是陆地植被和大气的2倍和3倍。据估计，全球土壤每年向大气释放碳68～77Pg/a，是化石燃料排放碳量的10倍以上。土壤CO₂的释放即使发生较小的变化也会等于或超过由于土地利用改变和（或）化石燃料燃烧而进入大气的CO₂年输入量。

全球气候变化，特别是由于温室气体引起的气候变暖已受到了全世界的广泛关注。正是由于人类的活动，包括对土壤的破坏，导致CO₂通量的变化，人类活动是大气中CO₂浓度急剧上升和地球变暖的重要原因。

CO₂在土壤这种多孔介质中传输的特性使得精确测量土壤CO₂通量非常困难。CO₂的传输只有在存在浓度梯度（扩散）和压力梯度（质量流量）的条件下才发生。目前，在实验室和野外条件下最常用土壤CO₂气体的采集方法有动态气室法、静态气室法、气相色谱法等等。这些土壤CO₂气体采集方法，存在野外便携式性差、仪器成本价值高等局限性，特别是仅限于采集地表土壤及植被气体的释放，不能够采集和观测土壤不同深度处土壤CO₂气体释放特征，也不便于推算土壤CO₂气体释放速率和通量。

中国专利CN201310275313.3和CN201320388370.8公开了一种用于不同深度土壤二氧化碳气体采集装置，该装置具有便携性强、造价低等特点。但其还存在以下缺陷：

1、该装置中的采气管为固定长度，在该专利技术方案中根据需要采集的不同深度选择合适长度的采气管，但在实际使用时，一旦选定某一长度的采气管后，就无法进行更换，需要重新选择另一合适长度的采气管安装好并预先埋设于土壤中，再继续重复等待一天；

2、土质不同、土壤深度不同直接影响土壤CO₂气体释放量，影响土壤CO₂气体释放速率和通量；

3、在该专利技术方案中，在实验室内将储气瓶抽取真空并记下此时压力表的读数P1，但在实际使用过程中，实验室内获取的读数P1与野外作业时数据有一定误差，这不仅仅受限于野外的海拔高度、温度等影响，还有可能是中间运输振动等发生泄漏因素，因此实验室内获取的读数P1是不精确的。

发明内容

本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种可调深度土壤二氧化碳采集装置以及该采集装置使用方法。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种可调深度土壤二氧化碳采集装置，所述采集装置从上到下依次包括储气装置、联接装置、伸缩装置和气室装置，所述储气装置包括：球状的储气瓶，在储气瓶上设置有用于抽成真空的抽气管以及用于CO₂气体测定的橡胶密封塞，在储气瓶下端管道内设置有用于气体干燥的干燥剂以及控制下端气体进入储气瓶的密封阀门，在储气瓶顶端设置有温度计和真空压力表，所述采集装置还包括半球状的气室罩，所述气室罩顶端设置有固定长度的固定采气管，在固定采气管上端设置有长度可以伸缩的伸缩管，锁紧套将伸缩管固定锁紧在固定采气管内部；在伸缩管上设置两通连接管，两通连接管上设置有控制其开启与关闭的球型密封阀门，两通连接管下端连接伸缩管，上端连接储气瓶。

作为上述技术方案的改进，所述固定采气管端口上端设置有弹性环，在弹性环外部套装锁紧套，锁紧套挤压压缩弹性环及其内部安装的伸缩管。

作为上述技术方案的改进，所述弹性环包括环体，在环体中心部位设置有容纳伸缩管的锁环中心孔，在环体上端设置有若干圆周均匀分布的开口片及开口槽，且开口片和开口槽间隔分布，在环体上端外壁设置有锁环斜面，在环体下端外壁设有外螺纹。

作为上述技术方案的改进，所述锁紧套包括套体，套体为中空结构，其内部设置有用来容纳弹性环的上型腔以及用来容纳固定采气管的下型腔；所述上型腔内壁上设置有内斜面和内螺纹；所述内斜面与锁环斜面配合，所述内螺纹与外螺纹配合。

作为上述技术方案的改进，所述固定采气管端口部设在有压缩状态的密封圈。

作为上述技术方案的改进，所述伸缩管上还设置有可以读取伸缩管顶端与气室罩之间间距的刻度标尺。