PicarroPGHA5SF土壤呼吸通量觀測系統運行原理

一、概述

      土壤是溫室氣體產生的重要排放源，深入了解三種主要溫室氣體的土壤排放機制以及影響因素，對控制土壤溫室氣體排放、遏制地球溫室效應有重要意義。
      PGHA5SF土壤溫室氣體通量及同位素觀測系統能完美的適應了科研工作者的需要，能進行準確、自動、重復的自動化測量5種溫室氣體通量，可在惡劣的環境中無人值守長期連續監測土壤溫室氣體排放，也可觀測同位素的豐度。用戶可選擇多種測量模式和呼吸室，設置不同的測量參數，適合更多的測量研究工作。

二、 設計依據
1、 《地面氣象觀測規范》
2、 《氣象儀器和觀測方法指南》
3、 《農業氣象觀測規范》

三、 系統組成、功能及指標
      系統采用土壤呼吸室+高精度多組份分析儀，通過多路閥實現多點的自動連續監測，實現通量與關鍵環境要素的耦合監測。
      系統采用密閉動態箱法，呼吸罩自動關閉前，抽氣泵打開，用背景濃度的空氣沖刷整個氣路。之后氣室自動關閉，測量過程中，將氣室和分析儀連成閉合回路，氣室內目標氣體濃度隨時間增大，通過測量得到目標氣體濃度差隨時間的變化速率Δc/Δt，自動計算出目標氣體通量值。
      可以與PICARRO的各種溫室氣體分析儀或同位素分析儀兼容，測量CO、CO2、CH4、N2O、NH3、H2O等氣體通量，還可測量CO2、CH4氣體中同位素的δ13C氣體通量以及氣體N2O中δ15Nα 、δ15Nβ和δ15N同位素通量。

可選分析儀及可測參數

(一) 土壤呼吸室
土壤呼吸室采用加拿大FORERUNNER公司的AC001土壤呼吸室，產品小巧、攜帶方便，可集成溫濕度測量探頭，低功耗設計，可在無人值守的野外站長期使用。
1、 氣體輸送管線伴熱至40度，避免氣體損失；
2、 呼吸室容量：1725 cm3；
3、 呼吸室表面積：182.4 cm2
4、 密封板直徑：15.24cm;
5、 高度（打開）：40cm;
6、 電壓：12VDC
7、 功率（運動）：8W
8、 功率（閑置）：1W
9、 質量：2kg
10、 呼吸室材料:鋁
11、 電連接器：尼龍
(二) 多路控制器
多路控制器內部安裝12路控制閥，可通過軟件控制多路閥實現多個呼吸室的連續測量，多可切換12個呼吸室。

(三) 溫室氣體分析單元
溫室氣體分析儀采用Picarro公司生產的五組分高精度分析儀，此分析儀是一臺能同時測量五組分氣體的分析儀。
分析儀采用基于時間域第四代波長掃描光腔衰蕩光譜技術（WS-CRDS），此原理是將待測氣體的濃度與被測氣體特征波長在氣室中衰減的時間建立線性關系，測量氣體的濃度。而波長掃描光腔衰蕩光譜（WS-CRDS）技術通過在光學腔內通過鏡片反射建立長達20千米的光程，這樣可以在極短的時間內監測到ppb 水平甚至ppt 水平的氣體。
(四) 供電單元
系統具有兩種供電模式：一是220V/50Hz供電。供電系統配有過流保護裝置，UPS用于為分析儀和開關電源供電，保證系統在斷電的情況下，能工作15分鐘；二是采用磷酸鐵鋰電池模塊做為蓄電模塊，具有安全、環保、大容量、無記憶效應等優點。
采用48Vdc/50A電池，能保證三小時的連續工作。

四、 系統特點
1、 系統多可同時測量CO2、CH4、N2O、NH3和H2O。
2、 主機可更換，設備無縫銜接Picarro全系列痕量氣體和穩定同位素分析儀。
3、 呼吸室采用雙密封設計，減少氣體的泄露。
4、 呼吸室具有*通風設計，避免周圍環境對測量精度的影響。
5、 集成兩個外部接口，可集成土壤溫度、濕度探頭。
6、 采用高精度、高穩定性的溫室氣體及同位素分析儀，測量可達到ppb級的精度。
7、 采用多路切換，同時測量十二路土壤呼吸通量。
8、 系統配有土壤通量自動計算軟件，可自動計算各個呼吸室測量的土壤呼吸通量。