[发明专利]环境条件可控的潮间带CO2通量室内模拟实验装置及方法

权利要求书

1.一种环境条件可控的潮间带CO₂通量室内模拟实验装置，其特征在于：包括生化培养箱、外筒和储水箱，所述外筒位于生化培养箱内，外筒内设有内筒，内筒内分层放入野外采集的沉积物样本，在内筒底部设有渗透孔，在内筒上设有透水孔，透水孔位于沉积物样本的上方，外筒通过蠕动泵与储水箱连接，所述内筒底部设有无纺布垫层；所述内筒的底部外沿设有垫块；在内筒的沉积物样本上方设有采样气室，采样气室通过气路管路与CO₂传感器连接，CO₂传感器与电脑信号连接；所述采样气室内设有旋转叶片，旋转叶片与电源连接；所述采样气室的采样口设置可拆卸式不锈钢滤网；所述气路管路设有干燥脱水装置。

2.根据权利要求1所述的环境条件可控的潮间带CO₂通量室内模拟实验装置，其特征在于：所述蠕动泵与外筒之间设有阀门。

3.根据权利要求1所述的环境条件可控的潮间带CO₂通量室内模拟实验装置，其特征在于：所述外筒的筒壁上设有刻度。

4.根据权利要求1所述的环境条件可控的潮间带CO₂通量室内模拟实验装置，其特征在于：所述CO₂传感器通过回路管路与采样气室连接，通过气路管路和回路管路组成一个回路通道。

5.一种如权利要求1至4任一项所述的环境条件可控的潮间带CO₂通量室内模拟实验装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)从野外采集潮间带沉积物样本，分层装填入装置内筒，保证泥面略低于内筒筒壁透水孔，在外筒装入一定量的采样点原水，带回实验室进行碳通量测量，同时采集足量的采样点海水用于在室内开展潮汐过程模拟；

(2)将野外采集的沉积物样本置于生化培养箱，调整培养箱的温度和湿度至设定值，使沉积物及海水中的浮游生物逐渐适应人工营造的环境条件；

(3)将外筒、蠕动泵和储水箱通过水路管道相连接，启动蠕动泵，模拟海洋潮汐作用的涨潮或落潮过程，调节蠕动泵流量，控制水位上升或下降速率与野外观测结果相符；

(4)将采样气室平放至沉积物表面并压实，连接气路管路，检查气路系统的气密性；

(5)开启CO₂传感器，连续测量不同地下水位条件下沉积物表面的CO₂实时浓度；

(6)利用CO₂浓度过程数据，通过以下公式计算潮间带土-气界面CO₂通量：

式中：为CO₂浓度时间过程的斜率，ppm/s，t_i为第i个监测数据的监测时间，单位为s；y_i为第i个监测数据的CO₂浓度值，单位为ppm；n为监测数据的总数；φ为CO₂通量，单位为mol/m²/d；k为转化因子；P为气体气压，单位为Pa；V为采样气室体积，单位为m³；R为通用气体常数，8.314472m³·Pa/mol/K；T为气体温度，单位为K；A为采样气室入口处面积，单位为m²；

(7)采用以下公式计算CO₂通量测量结果的线性回归误差e：

(8)若e大于0.9，表明实验数据质量很好，CO₂浓度过程的线性关系较好，实验数据可信度高，若e小于0.5，表明实验数据质量较差，需要再次开展监测工作。