一种测定畜牧场开放源温室气体排放通量的静态箱制造技术

本实用新型专利技术公开了一种测定畜牧场开放源温室气体排放通量的静态箱。所述静态箱包括两端开口的箱体，箱体的一端开口与箱盖密封配合；箱盖上设有出气口；箱盖上设有一T形通气管，T形通气管的竖臂延伸至箱体内；箱体内设有一混流风扇。本实用新型专利技术静态箱设置T型通气孔，可以平衡箱体内外压强，减小了文丘里效应造成的影响；同时还设置混流风扇，有利于箱体内气体的混合，进而提高静态箱法测量气体排放通量的准确性。利用本实用新型专利技术静态箱进行测定时，通过引入正态分布随机数来修正静态箱所测气体浓度，并引入排放量理论低估率来降低计算方法对静态箱检测气体排放通量准确的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种测定畜牧场开放源温室气体排放通量的静态箱
本技术涉及一种测定畜牧场开放源温室气体排放通量的静态箱，属于畜牧养殖业

技术介绍
联合国粮农组织在2013年8月发表的报告中指出，农业领域是温室气体的重要排放源，其中畜牧业温室气体排放量占全球人为温室气体排放总量的18％。全球畜禽养殖业所产生的甲烷、氧化亚氮以及二氧化碳占人类活动排放总量的37％、65％和9％。为测算畜牧业中的温室气体排放量、评估其对生态环境的影响，需要对畜牧生产过程中产生的甲烷和氧化亚氮气体排放通量进行检测。理论上示踪气体法和微气象法是检测气体排放量较为理想的方法，但此类方法对检测环境的稳定性和仪器设备的要求较高，且操作复杂，对于畜牧养殖业其实际使用难度很大。微气象法适用于较大范围开放源的温室气体排放通量检测，对自然条件下检测地土壤情况、空气流动、动物习性及其周边环境不会产生影响，测试结果理论上很准确；但需要大量精密仪器，成本高，操作复杂，且要求检测系统的空气环境具有较高的稳定性，对风速、风向的稳定性要求很高。示踪法同样适用于不同空间大小的温室气体排放检测，与微气象法相比操作较为简单；但需要稳定释放大量示踪气体，在示踪气体与被检测的目标气体充分混合后，要求能够实时精确检测示踪气体及目标气体浓度，同时也对检测对象的风度、风向的稳定要求较高。静态箱法简单、经济、便捷，能同时测定分析多种气体成分，因此是现场检测温室气体排放量的首选，运用广泛。但由于箱体大小限制，静态箱法形成的密闭环境会对检测表面的小气候环境造成干扰，使用环境、操作步骤等因素都给箱法带来一定的不确定度。现有静态箱法运用的静态箱无统一标准，因此需要提供一种高精度的检测气体排放通量的静态箱。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种测定畜牧场开放源温室气体排放通量的静态箱，采用该静态箱测量可以提高现场检测精度，且在排放源表面风速低于2m/s的情况下的检测稳定性较好，解决现有静态箱检测精度受限、无标准操作方法的问题。本技术所提供的测定畜牧场开放源温室气体排放通量的静态箱，具有如下特征：所述静态箱包括两端开口的所述箱体，所述箱体的一端开口能与箱盖密封配合；所述箱盖上设有出气口，通过所述出气口进行采样，可进行短时间监测；所述箱盖上设有一T形通气管，所述T形通气管的竖臂延伸至所述箱体内，所述T形通气管可以平衡箱体内外压强，减小了文丘里效应造成的影响；所述箱体内设有一混流风扇；测定时，启动所述混流风扇以使所述箱体的内外压差为零。本技术静态箱中，所述箱体优选圆柱筒体。本技术静态箱中，所述箱体和所述箱盖均采用有机玻璃材料，具有良好的耐冲击性以及耐久性，使用寿命长；且外表面均涂有防水隔热漆。本技术静态箱中，所述箱盖上设有进气口，将所述出气口和所述进气口均与气体检测设备连接，可实现持续性监测。本技术静态箱中，所述T形通气管设于与所述进气口和所述出气口连线的垂直方向上；所述进气口、所述出气口与所述T形通气管与所述箱盖中心的距离相等，可使进气、出气以及外界风速通过所述T形通气管对所述箱体内部产生的这三部分影响均分分布与箱内，不会造成某一部分的影响过大或过小，影响箱内气体分布的均匀性和箱内气流的稳定性。本技术静态箱中，位于所述箱体内的所述T形通气管的所述竖臂的长度与箱体高度之比为1：15～20；位于所述箱盖上部的所述T形通气管的所述竖臂的长度没有y要求，只要伸出即可；所述T形通气管的横臂的长度与箱体直径之比为1：1.5～2；如D300mm×H300mm(直径×高度)的箱体，所述T型通气孔伸入所述箱体内的竖臂的长度为20mm，位于所述箱体上部的竖臂的长度为20mm；横臂的长度为150mm，两侧各75mm。本技术静态箱中，所述箱体与所述箱盖之间通过螺栓连接，配合处设有橡胶垫圈以保证其气密性。采用本技术静态箱测定畜牧场开放源温室气体排放通量时，可按照下述步骤进行：将所述静态箱的所述箱体插入至待测的畜牧场开放源的地面并静置；然后配合所述箱盖进行密闭；通过所述出气口采集气体进行检测；测定时，启动所述混流风扇以使所述箱体的内外压差为零。上述的测定方法中，启动所述混流风扇，使所述箱体内距地面至少50mm处的风速不大于1m/s，此时可保证所述箱体内外的压差为零，保证测定的准确性。上述的测定方法中，所述箱体插入地面的深度至少为50mm；所述静置的时间至少为24h，以防止所述箱体与排放源交界处微环境的影响。本技术静态箱中，至少设置3个等时间梯度进行采样；根据采样时间和所述箱体内的气体浓度，得到排放源目标气体的排放通量；具体按照如下公式得到：按照式(1)对所述箱体内的气体浓度进行修正：CC＝C+ζ式(1)式(1)中，Cc表示修正后箱体内气体浓度，mg/m2；C表示箱体内气体浓度，mg/m2；ζ表示从平均值为0、标准差为σ的正态分布中任取的随机数；其中，σ按照式(2)得到：式(2)中，CV表示变异系数，取值为1.5％；以密闭时间为横坐标，以修正后箱体内气体浓度为纵坐标，绘制曲线，添加趋势线对其进行二次多项式拟合为式(3)，则得到系数x、y和z：CC＝xt2+yt+z式(3)式(3)中，t表示密闭时间(总密闭时间)，min；根据式(5)得到目标气体排放量：式(5)中，F表示目标气体排放量，mg/(m2·min)；TFU表示排放量理论低估率，％，由式(6)得到：式(6)中，E1表示关于箱体有效高度以及密闭时间的系数，由式(7)得到：式(7)中，H表示箱体的有效高度，即所述箱体的高度与插入至地面深度的差值，cm；E2表示关于排放源性质的系数，由式(8)得到：E2＝[φ+θ(βK-1)]Dφ2(1-θ/φ)(2+3/b)式(8)式(8)中，φ表示排放源总孔隙度，％；θ表示体积含水量，％；β表示pH修正因子，对于氧化亚氮及甲烷气体取1，对于二氧化碳气体当pH值小于约5.0时取1；K表示微量气体亨利定律气液分配系数；D表示空气中微量气体的差异系数，cm2/h；b表示排放源孔径分布参数，一般采用b＝13.6CF+3.5来估算，CF表示粘土的分数；其中D由式(9)得到：式(9)中，D25表示25℃时空气中微量气体的差异系数，氧化亚氮为511.7cm2/h，甲烷为781cm2/h，二氧化碳为652.3cm2/h；Ts表示环境温度；式(10)中，K表示指定温度下的亨利常数；K25表示25℃时的亨利常数；χ表示温度响应因子；氧化亚氮的K25和χ的值分别为0.6116和2600K；甲烷的K25和χ的值分别为0.488和1700K；二氧化碳的K25和χ的值分别为0.8318和2400K。优选地，所述箱体密闭40～50min后再进行采样；相邻两次采用的时间间隔为5～10m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定畜牧场开放源温室气体排放通量的静态箱，包括两端开口的箱体，所述箱体的一端开口与箱盖密封配合；/n所述箱盖上设有出气口；/n所述箱盖上设有一T形通气管，所述T形通气管的竖臂延伸至所述箱体内；/n所述箱体内设有一混流风扇。/n

【技术特征摘要】
1.一种测定畜牧场开放源温室气体排放通量的静态箱，包括两端开口的箱体，所述箱体的一端开口与箱盖密封配合；
所述箱盖上设有出气口；
所述箱盖上设有一T形通气管，所述T形通气管的竖臂延伸至所述箱体内；
所述箱体内设有一混流风扇。


2.根据权利要求1所述的静态箱，其特征在于：所述箱盖上设有进气口。


3.根据权利要求2所述的静态箱，其特征在于：所述T形通气管设于与所述进气口和所述出气口连线的垂直方向上。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王朝元，刘羽，李欣瑜，周婧，李柯萍，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：新型
国别省市：北京;11