[发明专利]一种常压下测定水中甲烷和二氧化碳的系统和方法

说明书

本发明公开了一种常压下测定水中甲烷和二氧化碳的系统和方法。一种常压下测定水中甲烷和二氧化碳的系统，包括水气分离装置、CRDS分析装置、载气装置和标定装置；水气分离装置用于分离待测水样中的气体；水气分离装置通过第一管路与CRDS分析装置连通；标定装置通过第二管路与CRDS分析装置连通，用于标定CRDS分析装置；载气装置通过第三管路与水气分离装置连通，载气装置通过第四管路与CRDS分析装置连通。一种常压下测定水中甲烷和二氧化碳的系统和方法，具有耗时短、灵敏度高、操作简单、检测准确率和精确性高，且受外界干扰较小，可广泛应用于野外和实验室观测，对观测甲烷和二氧化碳的分布以及其通量的计算具有重要意义。

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种常压下测定水中甲烷和二氧化碳的系统和方法。

背景技术

大气中温室气体甲烷(CH₄)和二氧化碳(CO₂)的浓度已经增加到过去80万年来无法相比的水平。尽管大气中CH₄的浓度比CO₂低约200倍，但在每分子基础上CH₄在100年时间范围内对地球变暖的效力是二氧化碳的23倍(Wuebbles,D.J et al.,2002)。自20世纪50年代以来，评估温室气体(如CH₄和CO₂)对大气、海洋、湖泊、海冰和冰川的影响一直是气候研究的首要任务。然而，水生系统中溶解CH₄的本地和全球量化以及海洋、湖沼和河流系统中大气总排放量非常复杂，且存在很大的不确定性。因此，对水体中甲烷和二氧化碳的高精度检测是获得水体甲烷和二氧化碳通量变化的主要手段。

现有技术中，同时在水系统中测得溶解的CH₄和CO₂数据是基于喷雾室法。然而，这些方法仅适用于长期测量，因为喷雾室方法基于水和分析顶空之间的气体平衡，导致测量时间为几分钟到几小时。目前，国内对于水下溶解CH₄和CO₂的探测分析主要包括原位激光拉曼光谱仪和基于减压和膜脱气的色谱仪，前者可以用于多种气体的检测，但不适用于痕量气体检测；后者利用多孔氧化物结合色谱柱分离，用于溶解烃类气体检测，测试过程复杂。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有的上述不足，提出一种操作简便、可靠性高、测试精度高的常压下测定水中甲烷和二氧化碳的系统和方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种常压下测定水中甲烷和二氧化碳的系统，包括水气分离装置、CRDS分析装置、载气装置和标定装置；所述水气分离装置用于分离待测水样中的气体；所述水气分离装置通过第一管路与所述CRDS分析装置连通；所述标定装置通过第二管路与所述CRDS分析装置连通；所述载气装置通过第三管路与所述水气分离装置连通，所述载气装置通过第四管路与所述CRDS分析装置连通。

优选的，所述水气分离装置包括水气分离器和气体干燥器；所述气体干燥器的进气端通过管路与所述水气分离器的出气端连通，其出气端通过所述第一管路与所述CRDS分析装置连通，所述第一管路上设有打开或关闭其的第一阀门。

优选的，所述水气分离装置还包括水泵，所述水泵通过进水管路与所述水气分离器的进水端连通，所述进水管路上依次设有过滤器、限流阀、流量检测器、压力传感器和温度传感器，且所述限流阀位于所述过滤器与所述水气分离器之间的管路段上。

优选的，所述载气装置包括载气瓶，所述载气瓶通过所述第三管路与所述水气分离器的进气端连通，所述载气瓶通过所述第四管路与所述CRDS分析装置连通，所述第三管路上设有打开或关闭其的第三阀门，所述第四管路上设有打开或关闭其的第四阀门。

优选的，所述标定装置包括标气瓶、氮气瓶和配气机构，所述标气瓶和氮气瓶分别通过管路与所述配气机构连通，所述配气机构的出气端通过所述第二管路与所述CRDS分析装置连通，所述第二管路上设有打开或关闭其的第二阀门。