一种测定水体扩散型甲烷释放通量的新型装置的制作方法

本发明涉及一种测定水体扩散型甲烷释放通量的装置，属于水体温室气体释放通量测定装置领域。

背景技术：

近年来，气候变暖导致了干旱、洪涝、飓风等极端天气事件频发。甲烷作为第二大温室气体对温室效应的贡献达20％。天然水体被认为是甲烷释放的主要来源之一。以湖泊为例，甲烷排放量为8～48tgyr^-1，占全球释放总量的6～16％。目前，关于水体甲烷释放相关领域已成为了国内外的研究热点。

甲烷在水体中的溶解度较低，当水温为20℃时，溶解度仅为1.6molm^-3。因此，当沉积物产生大量甲烷时，其除了可以通过扩散这一常规途径外，还可以通过气泡这一特殊途经释放进入大气中。甲烷释放途径不同，所产生的影响存在差异。甲烷若以扩散形式释放，其产生的影响相对较小，这是因为扩散型甲烷在途经上覆水体过程中，易被甲烷氧化氧化消耗。因此，对扩散型和气泡型甲烷进行区分研究具有重要意义。

水体气泡型甲烷释放通量通常采用倒置漏斗法测定：将漏斗倒置于水面下，收集沉积物释放的气泡，通过分析收集气体中甲烷量，得出气泡型甲烷释放通量。扩散型甲烷释放通量通常采用静态箱法：在水表面放置一个顶部中空且密封的箱体，通过定时取样、分析，获取箱体内甲烷浓度变化速率，从而得知扩散型甲烷释放速率。在实际应用中，静态箱法易受甲烷气泡的干扰，甲烷气泡的进入引起静态箱中甲烷浓度波动变化，造成扩散型甲烷测定失败，严重影响力相关研究进展。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的在于提供一种测定水体扩散型甲烷释放通量的新型装置，避免甲烷气泡进入静态箱造成干扰，提高扩散型甲烷测定成功率。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种测定水体扩散型甲烷释放通量的新型装置，包括静态箱和倒置漏斗；所述倒置漏斗的底部敞口置于静态箱下方，顶部甲烷气泡出口穿过静态箱顶面位于静态箱上方，所述静态箱顶部设有扩散型甲烷取气口。

作为优选，所述倒置漏斗的敞口边缘与静态箱的底部敞口边缘的垂直距离为2～4cm。

作为优选，所述倒置漏斗完全覆盖静态箱，漏斗敞口边缘伸出静态箱底部边缘2～5cm。

作为优选，所述静态箱为圆筒形状，倒置漏斗的轴线与静态箱的轴线重合。

作为优选，所述静态箱的外部设有漂浮装置。

作为优选，所述静态箱的内部设有风扇。

作为优选，所述静态箱外表面覆盖有铝箔纸。

作为优选，所述倒置漏斗底部敞口与静态箱之间沿周向均匀设置若干固定柱。

有益效果：本发明提供的一种测定水体扩散型甲烷释放通量的新型装置，将漏斗倒置于静态箱下，用于收集甲烷气泡，避免其进入静态箱干扰扩散型甲烷的测定，从而提高了扩散型甲烷测定成功率。

附图说明

图1为本发明实施例的装置剖面结构示意图。

图2为本发明实施例的装置俯视结构示意图。

图中，1-风扇，2-甲烷气泡出气口，3-扩散型甲烷取气口，4-静态箱，5-悬浮装置，6-倒置漏斗。

图3为本实施例装置的应用示意图。

图4为本实施例与传统装置测定扩散型甲烷对比图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步详细的说明。

如图1、2所示，本发明实施例公开的一种测定水体扩散型甲烷释放通量的新型装置，将漏斗6垂直倒置于静态箱4下方，倒置漏斗6底部的敞口完全覆盖静态箱4底部敞口，倒置漏斗6敞口边缘伸出静态箱4底部边缘2-5cm，倒置漏斗6的敞口边缘与静态箱4的底部敞口边缘的垂直距离为2-4cm。静态箱4为圆筒形状，倒置漏斗6的轴线与静态箱4的轴线重合，倒置漏斗6顶部的甲烷气泡出气口穿过静态箱4顶面位于静态箱4上方，静态箱4顶部设有扩散型甲烷取气口3。静态箱4的外部设有漂浮装置5，通过外物辅助漂浮于水体表面。为避免阳光直射，箱体内部升温，静态箱4外表面覆盖有铝箔纸。静态箱4内部还可装有电动风扇，以混匀箱体内部气体。倒置漏斗6的取气管可以直接焊接在静态箱4的顶面通孔处或通过螺纹与静态箱4的顶面对接，并保证气密性，为防止翻斗，倒置漏斗6底部敞口与静态箱4之间沿周向均匀设置若干固定柱。本实施例的装置在测定扩散型甲烷释放通量时，可避免甲烷气泡的干扰，提高测定成功率。

下面通过模拟甲烷气泡干扰环境中对水体扩散型甲烷释放速率的测定，说明本发明装置相比于传统装置的优势。

如图3所示，将本实施例的新型装置放于藻水中，藻颗粒分解产生扩散型甲烷，将连接有甲烷钢瓶的曝气头置于水体底部，间隔释放甲烷气泡，以模拟甲烷气泡释放。每5min从静态箱中采集气体样品10ml置于真空样品瓶中，共采集20min，采集前打开静置箱内电动风扇以混匀气体，气体样品经由气相色谱测定后，计算甲烷气体浓度增加速率，获得扩散型甲烷释放速率。以无倒置漏斗的传统静态箱为对照，按以上要求，测定20个循环，获取20组数据。每组数据进行线性拟合计算甲烷气体浓度增加速率时，若线性相关系数r²<0.95，测定结果视为失败。结果表明，传统装置受甲烷气泡影响较大，成功率仅为60％，当有甲烷气泡进入装置时，传统静态箱装置中甲烷浓度波动较大，r²仅为0.339；而新型装置可避免甲烷气泡的干扰，测定成功率高达95％，即使有甲烷气泡的进入，r²仍可达到0.999。并且，新型装置测定结果与传统测定的成功值无显著差异。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。本发明可以有各种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种测定水体扩散型甲烷释放通量的新型装置，包括静态箱和倒置漏斗；所述倒置漏斗的底部敞口置于静态箱下方，顶部的甲烷气泡出口穿过静态箱顶面位于静态箱上方，所述静态箱顶部设有扩散型甲烷取气口。本发明提供的新型装置，将漏斗倒置于静态箱下，用于收集甲烷气泡，避免其进入静态箱干扰扩散型甲烷的测定，从而提高了扩散型甲烷测定成功率。

技术研发人员：陈求稳;施文卿;秦伯强;朱琳;姬雨雨;陈宇琛;林育青;胡柳明
受保护的技术使用者：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
技术研发日：2017.04.26
技术公布日：2017.08.18