一种用于室内温室气体培养的采气装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于室内温室气体培养的采气装置及方法，所述采气装置包括培养装置、补气采气装置和抽真空装置；所述培养装置包括培养瓶、密封塞、平衡气压管、气囊、平衡阀门、导管、密封垫、接头、针头和补气采气阀门；所述抽真空装置用于与所述接头连接，将所述培养瓶抽真空；所述补气采气装置用于所述接头连接，向所述培养瓶内补气和将所述培养瓶内气体抽出。本发明专利技术组装简单、操作容易，使用过程中可以保持恒压状态，同时，保证第一个处理和最后一个处理的采气时间一致，保证了测定数据的准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于室内温室气体培养的采气装置及方法


[0001]本专利技术涉及温室气体采集及监测研究
，具体而言是一种用于室内温室气体培养的采气装置及方法。

技术介绍

[0002]以全球变暖为特征的全球气候变化正在威胁着自然生态系统和人类生存与发展的平衡。有人指出，在未来30年里，各地都将观测到气候变化，气温将继续上升。因此，如何应对全球气候变化已经成为人类面临的严峻挑战，减少温室气体排放是减缓全球变暖的关键。二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4)是大气中三种占比最大的温室气体。农业土壤是温室气体排放的重要来源之一，估计占全球温室气体排放总量的13.5％。因此，农业土壤在减少温室气体排放、增加碳汇、减缓气候变化方面发挥着重要作用。
[0003]我国是农业大国，随着作物种植的扩大，秸秆的数量也在增加，秸秆堆积在田地里，会占用土地资源，此外秸秆直接焚烧，也带来了诸如大气污染等环境问题。因此，寻求合理有效的方法进行秸秆资源化利用十分必要，目前，秸秆的资源化利用包括将秸秆制备成肥料进行还田、作为畜禽饲料或制成生物炭等。制成生物炭使其成为土壤改良剂是一种有前景的减排增汇措施，生物炭是生物质在完全或部分厌氧条件下高温热解产生的固体产物。添加生物炭对温室气体排放的影响不一致可能与不同的生物炭原料、热解温度、施用比例和土壤类型有关。因此，国内外学者对生物炭添加对土壤的3种主要温室气体排放开展了相关的研究。因此，需要对土壤排出的温室气体进行采集。
[0004]目前在野外主要采用静态室
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气相色谱法进行原位观测，测定土壤温室气体排放通量，研究温室气体排放的季节及年变化规律。由于野外条件的复杂多变性，需要结合条件可控的室内土壤培养实验，对特定的环境条件下温室气体的排放开展研究。室内土壤培养实验作为野外实验的补充，可以深入和定量研究生物炭添加对土壤温室气体排放的影响，在了解气体排放机理的同时也为固体废弃物资源化利用提供了新的思路。
[0005]目前研究多采用室内土壤密闭取气法，该方法是将土壤装入培养瓶，在特定条件下培养，每隔一天通过称重法补充损失的水分，经过短时间的密闭培养之后，采集在不同时间培养前和培养后的气体，用气相色谱进行分析测试。实验室内多采用培养瓶进行培养，利用上述方法进行操作，可能会出现对土壤排放的气体产生干扰，影响测定数据的准确性，原因有以下几点：(1)在固定容积的培养瓶中抽取气体时，会导致瓶内气压降低，形成负压状态，气体密度降低，产生系统误差；(2)在采用多端真空歧管虽然可以一次完成多个培养瓶的换气，保证了初始浓度的一致性，提高了工作效率，但是在进行换气的过程中，一定的换气时间，距离真空泵近的培养瓶换气要比距离真空泵远的换气充分，同时，在特定的条件下密封一段时间之后的采气，由于处理数量的过多，会出现第一个采集的气体和最后一个采集的气体时间间隔较大，对最后在进行一定时间内土壤产生的CO2气体浓度产生误差，影响结果的准确性；(3)实验中多采用针头插入丁基橡胶塞进行取气，由于胶塞的厚度大，造成了针孔的阻塞。
[0006]目前还没有一套简单、准确的测定室内温室气体排放的装置及方法。因此，提供一种室内培养土壤温室气体的采气装置及方法，这对于科学研究具有重要意义。

技术实现思路

[0007]根据上述技术问题，而提供一种用于室内温室气体培养的采气装置及方法。
[0008]本专利技术采用的技术手段如下：
[0009]一种用于室内温室气体培养的采气装置，采气装置包括培养装置、补气采气装置和抽真空装置；
[0010]培养装置包括上端开口的培养瓶，培养瓶的开口具有密封开口的密封塞，平衡气压管的下端穿过密封塞进入培养瓶内，且其底端具有气囊，其顶端具有开闭平衡气压管的平衡阀门；导管的下端穿过密封塞进入培养瓶内，且其顶端具有密封垫；密封垫的上方设置有接头，接头的下部具有穿过密封垫进入导管内的针头，接头内具有开闭接头内部通道的补气采气阀门；
[0011]抽真空装置用于与接头连接，将培养瓶抽真空；
[0012]补气采气装置用于接头连接，向培养瓶内补气和将培养瓶内气体抽出。
[0013]优选地，密封垫采用T型色谱垫。
[0014]优选地，补气采气装置采用注射器。优选地，注射器根据采集气体的体积而定，一般为10
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50mL。
[0015]优选地，抽真空装置包括真空泵，真空泵的进气口通过导管与接头的上端连接。
[0016]优选地，导管包括真空橡胶管和塑料软管，真空橡胶管的一端与真空泵的进气口连接，另一端通过宝塔转换头与塑料软管的一端连接，塑料软管的另一端通过鲁尔接头与接头连接。
[0017]优选地，真空泵为直联旋片式真空泵，其进气口和真空橡胶管之间用管箍密封。
[0018]优选地，气囊是由硅胶或塑料为材质制作的。
[0019]优选地，接头的尺寸与注射器的端部尺寸和鲁尔接头的尺寸相匹配，注射器的端部或鲁尔接头插入接头的顶部。
[0020]优选地，培养瓶为锥形瓶、广口瓶或血清瓶，材质为玻璃，避免抽真空时对瓶子产生破坏。
[0021]本专利技术还公开了一种用于室内温室气体培养的采气方法，包括如下步骤：
[0022]S1：土壤好氧培养；
[0023]将土壤过筛后，去除杂质，将预处理好的土壤放入培养瓶内，将培养瓶的瓶口采用带有孔洞的封口膜封口，进行好氧培养，且在培养过程中，通过称重法用移液枪隔天在培养瓶内补充水分，使其保持恒重；
[0024]S2：换气；
[0025]将培养装置组装完成，并将抽真空装置与接头连接，打开补气采气阀门，关闭平衡阀门，将培养瓶抽真空，之后关闭补气采气阀门，将抽真空装置与接头断开连接；
[0026]用补气采气装置获取与培养瓶体积相同的外界大气，并将补气采气装置与接头连接，打开补气采气阀门，将补气采气装置内的外界大气补入培养瓶内，作为培养前的初始浓度；为了保证零时刻的样品更加准确，分别在整个换气过程的前、中、后取三次计算其平均
值。
[0027]换气时间为30s
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120s，防止抽真空时间过长，形成厌氧环境，对微生物生存产生影响。具体换气时间根据培养瓶体积及真空泵的功率而定。
[0028]S3：密闭培养；
[0029]根据实验设计将培养瓶在特定的条件下进行密闭培养，并计时；
[0030]S4：取气；
[0031]将补气采气装置与接头连接，打开平衡阀门和补气采气阀门，采用补气采气装置获取培养瓶内气体；取气结束后关闭平衡阀门和补气采气阀门；取气体尽量保证培养瓶完整不晃动，不形成抑制区域，这样气体才能均匀，代表土壤的整个状态，采气要用注射器在培养瓶中混匀几下，即，抽完打进去，抽完打进去，重复3
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4次，最后一次取出来，以保证培养瓶内气体均匀。
[0032]S5：气体分析；
[0033]将采集的气体打入预先抽真空的气袋，之后利用气相色谱仪进行分析。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于室内温室气体培养的采气装置，其特征在于，所述采气装置包括培养装置、补气采气装置和抽真空装置；所述培养装置包括上端开口的培养瓶，所述培养瓶的开口具有密封所述开口的密封塞，平衡气压管的下端穿过所述密封塞进入所述培养瓶内，且其底端具有气囊，其顶端具有开闭所述平衡气压管的平衡阀门；导管的下端穿过所述密封塞进入所述培养瓶内，且其顶端具有密封垫；所述密封垫的上方设置有接头，所述接头的下部具有穿过所述密封垫进入所述导管内的针头，所述接头内具有开闭所述接头内部通道的补气采气阀门；所述抽真空装置用于与所述接头连接，将所述培养瓶抽真空；所述补气采气装置用于所述接头连接，向所述培养瓶内补气和将所述培养瓶内气体抽出。2.根据权利要求1所述的一种用于室内温室气体培养的采气装置，其特征在于，所述密封垫采用T型色谱垫。3.根据权利要求1所述的一种用于室内温室气体培养的采气装置，其特征在于，所述补气采气装置采用注射器。4.根据权利要求3所述的一种用于室内温室气体培养的采气装置，其特征在于，所述抽真空装置包括真空泵，所述真空泵的进气口通过导管与所述接头的上端连接。5.根据权利要求4所述的一种用于室内温室气体培养的采气装置，其特征在于，所述导管包括真空橡胶管和塑料软管，所述真空橡胶管的一端与所述真空泵的进气口连接，另一端通过宝塔转换头与所述塑料软管的一端连接，所述塑料软管的另一端通过鲁尔接头与所述接头连接。6.根据权利要求4所述的一种用于室内温室气体培养的采气装置，其特征在于，所述接头的尺寸与所述注射器的端部尺寸和所述鲁尔接头的尺寸相匹配，所述注射器的端部或...

【专利技术属性】
技术研发人员：周咏春，李丹阳，郭思伯，吴柳林，陈志敏，李正龙，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：