[发明专利]一种用于自动气体样品采集站的自动静态箱升降系统

说明书

本案是申请日为2014年04月10日、申请号为2014101414555、发明名称为“一种用于温室气体排放通量监测的自动气体样品采集站”的专利申请的分案申请。

技术领域：

本发明涉及自动气体样品采集，特别是指一种用于监测大气环境条件中气体排放通量的自动样品采集装置中的自动静态箱升降系统，主要用于研究农田、草地和林地(低矮林木)土壤及相应生长的植物体向大气中排放温室气体的速率监测时气体样品自动采集装置，也可用于其它气体环境中的气体样品自动采集。

背景技术：

气候变化是目前全人类必须面对的最重要的问题之一，主要是气候总体趋势变暖，对整个地球环境及全人类生活的方方面面都产生着重要的影响。目前的科学研究表明：气候变暖主要是人类活动排放的大量温室气体，导致大气环境整体增温造成的。据国际气候变化研究最权威机构政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告指出：气候变暖95％可能是由于化石燃料燃烧和土地利用变化等人类活动排放的温室气体(主要包括二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等)导致大气中温室气体浓度增加所引起的。自1750年人类工业化文明以来，人类活动大大加速了向大气中排放温室气体，使其浓度急剧增加，三种最主要的温室气体二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)的浓度值分别从工业化前的280、0.72和0.27ppm增加到2012年393、1.819和0.325ppm，而且目前的增幅仍在加速，在过去的130多年中(1880～2012年)，全球平均地表气温升高0.85℃。未来气候将进一步变暖，预计到21世纪末气温将至少上升1.5℃。

2007年在巴厘岛举行的全球气候变化第13次缔约方大会上发达国家对发展中国家提出了温室气体可测量、可报告和可证实的具体要求，这需要大量的样品采集分析才能实现。中国目前的温室气体排放总量已跃居世界第一，在大会谈判中中国在应对气候变化和减排温室气体方面所面临的压力越来越大。温室气体的排放监测是进行气候变化研究的基础，其测定的方法主要是通过在被测地块表面罩上密闭的静态箱，间隔一定的时间抽取一个气体样品，使用气相色谱测定每个气体样品中温室气体浓度，通过抽取的多个样品中温室气体浓度的变化情况计算出温室气体的排放通量，也即温室气体的排放速度。目前气体样品的采集绝大多数还是采用人工采集的方式进行。

人工气体样品采集主要有几大劣势：1)样品采集工作量十分巨大。有时单个点样品的采集就至少需2个人配合去盖箱、采集、记时等重复性工作，如果是多个点进行对比采样研究时，由于需要采样的时间可比性，每个采样点需要1人，就需要多人同时对不同点采样，人力需求更大；2)人工对采样的干扰大。人工采集样品时采样人自身呼吸的CO₂以及脚步活动、盖箱取气等工作对土壤的扰动都会对样品采集产生较大的干扰；3)不便于全天候采样。当天气状况不好、时间点不合适或夜晚需要采样时，人工采样就受到很大的限制；4)人工采样个体误差大，易出错。采样会因不同人的操作方式产生差异，而且人工采样计时不可能很准确，而气体通量的计算是严格按单位时间来计算的，操作的快慢使得计算的误差变大，同时人为的可能失误也会对气体采集产生一定的影响。

为了克服人工气体样品采集时的不利因素，本发明拟研制一种全自动的温室气体采集站，可以在无人值守的条件下依据设定的采样时间及要求实现自动开关密闭箱、自动采集气体样品并贮存于密封真空瓶中，由人工定期更换气体样品瓶，实现温室气体样品的自动采集。

国内外目前也有一些自动气体采样的装置，比较典型的有使用球胆和负压自动采集样品，它适用于长时间大气环境平均空气质量的样品收集，采集的是长时间空气质量的一个平均值，不适合于温室气体通量的观测，自动化程度也不高；还有比较典型一类的是便携式的气体取样器，主要是用于现场空气质量的采样检测，其也只适用于单个样品的采集，也必须有人的现场参与才能实现。目前还没有研究温室气体通量的全自动采集装置。

本发明将使用电池加太阳能板供电，可以全天候工作，还可远程控制，主要用于需要大量温室气体样品采集的科学研究中，将极大地提高温室气体监测中气体样品采集的效率，为应对气候变化服务。

发明内容：

针对上述人工采样的不利条件，本发明的主要目的是提供一种用于自动气体样品采集站的自动静态箱升降系统。

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：