[发明专利]一种水库消落带温室气体监测系统及监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及温室气体监测技术领域，具体涉及一种水库消落带温室气体监测的设备和方法。

背景技术

消落带是介于水体和陆地间的过渡区，是温室气体排放的热点区域。水库消落带的温室气体排放和其它湿地一样，具有单位面积排放量大的特点。目前，针对水库消落带温室气体的研究成果较少，对其排放量和排放机理的理解多是借鉴沼泽、湿地及湖泊、河流的研究成果，缺乏大量的实测数据，远远不能揭示水库消落带温室气体通量变化规律，致使全球水库温室气体通量评估工作必须以其他研究的结果作参考，得出结果存在较大不确定性。因此，提供一种水库消落带温室气体排放监测装置，能够实测水库消落带的温室气体通量，并实现长期无人定点实时监测，对于全球水库温室气体通量实现准确评估以及揭示消落带温室气体变化规律都具有重要意义。

目前针对水库消落带温室气体排放情况的研究多采用静态箱/气相色谱法，即采用静态暗箱法进行气体采集，然后采用气相色谱仪进行分析测定。静态箱/气相色谱法需要定期定时去水库消落带采集气体样品，耗费大量的人力、物力以及时间，且在消落带丰水期是无法采集样品的，缺乏丰水期的实测数据，之后大量样品带回实验室采用气相色谱仪进行分析测定也需要较长时间。因此，此方法成本高，效率低，且得出的数据结果会随采集时间不同而异，具有较强的随机性，也存在较大误差，在时间尺度上也不具有连续性，无法进行水库消落带温室气体通量变化规律等方面的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水库消落带温室气体监测系统及其监测方法，以达到布设简单、监测精度高、可实现长期无人定点实时监测水库消落带温室气体排放情况且监测数据可实时回传的目的。

为实现发明目的，本发明提供了一种高坝水库消落带温室气体监测系统，包括供电电源、电缆、枯水期温室气体监测装置和丰水期温室气体监测装置。其中，供电电源置于库岸最高水位线以上的平台上，枯水期温室气体监测装置半埋于水库最高水位线和最低水位线之间的消落带上，呈等距分布，并与水-气界面上的丰水期温室气体监测装置通过电缆连接供电电源。所述供电电源可以为充电电池或充电电池与太阳能板的结合，枯水期温室气体监测装置及丰水期温室气体监测装置表面皆为防水材料制成。

枯水期温室气体监测装置半埋于土壤中，捆绑于电缆上，用于实时监测消落带枯水期温室气体的排放情况并防止水位涨落过程中发生仪器移动或丢失的情况。丰水期温室气体监测装置漂浮于水面之上，连接于电缆末端，使其在消落带丰水期水位变化较大的情况下能够稳定于水面之上监测温室气体的排放情况。根据水库消落带的高度范围的不同，可设置多个枯水期温室气体监测装置，进行定点观测，提供整个消落带不同高度温室气体排放数据，用于进行消落带温室气体排放变化规律的研究。

温室气体检测仪(即枯水期温室气体监测装置)包括样气采集模块、样气控制模块、温室气体分析模块、数据采集存储模块和GPRS-4G模块。其中，样气采集模块包括采样头、防雨罩、防虫网、过滤器，防虫网用于过滤落叶、虫子和较大的颗粒，过滤器用于过滤大于7um以上的灰尘，防雨罩用于保护过滤器，采样头辅助采样泵实时从不同高度采集样气；样气控制模块包括多路控制器、汇流排气通道，多路控制器主要由两位三通阀组成，按照预制程序，只有一路样气送入分析仪进行分析，其余气体通过汇流排排出，目的是缩短采样周期，同时保证气流不断冲刷管路，避免颗粒物沉积，系统最多可接入7层气体；温室气体分析模块包括采样泵、干燥器、分析仪，多路控制器中的电磁阀组切换其中一路气体进行分析，被选择的某路样气在采样泵的作用下经过低流量的干燥器进入高精度温室气体分析仪，分析仪采用基于时间域第四代波长扫描光腔衰荡光谱技术(WS-CRDS)，可自动连续计算和比较空腔或充满目标气体的衰荡时间，而这个时间差便是目标气体吸收激光而导致的衰减时间差，同种气体不同浓度的衰减时间差是不一样，通过将待测气体的浓度与被测气体特征波长在气室中衰减的时间建立一线性关系，测量气体的浓度；温室气体分析模块得出的数据结果存储于数据采集存储模块之中，通过GPRS-4G模块实现远程数据传输，进行实时监控。