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新發現?總光合的絕對示蹤性因子!國內外前沿的研究熱點!

撰稿人: 日期:2018-2-11 點擊次數:2612

---Aerodyne COS/OCS痕量氣體檢測儀
一、研究意義及文獻
Aerodyne COS痕量氣體監測在國際上有著廣泛的應用。OCS近來被應用于陸地植物CO2吸收的潛在指示因子,OCS只與CO2的光合吸收有關,而與呼吸無關;OCS與CO2不同,植物吸收后不釋放,因此可以作為研究總光合的研究工具,耦合OCS和CO2的測量,可以提供深入研究生態系統對環境變化響應的機制。除此之外,土壤對COS也有著吸收和排放,是近年來的研究熱點。另外,OCS是全球硫循環中的一環,是早期地球大氣中的組成之一,是同溫層氣溶膠的來源之一,因此對COS的研究有著重要的意義。
Aerodyne首席科學家David.Nelson,在EUG發表的文獻如下:
 
二、實驗設計
1、測量環境及參數
測量林中通量塔附近COS、CO2、CO和H2O痕量氣體的渦度及剖面變化。樣氣采集點3個(或根據客戶需求添加采集管路)。
Aerodyne激光器是連續波量子級聯激光器(Alpes Lasers),采用TDLAS技術。主機內置Peltier 元器件,可以將激光器溫控到-19.8℃。除此之外,還具備冷凝循環裝置(內含25%的乙醇水),用于控制多余的激光熱量。吸收池為0.5L,光程為76m,溫控在20-24℃,壓力在40Torr。COS、CO2、CO和H2O氣體的監測波長,分別為2050.397, 2050.566 ,2050.854 and 2050.638 cm-1。
 
2、系統布設(用戶可根據自己需求反饋給我們定制)
系統由Aerodyne單激光COS監測儀主機、多通道氣路控制系統、真空泵、恒溫箱、冷凝器等組成,用戶在安裝點提供主電源接入。布設圖如下:
 
COS氣體監測儀放置在野外的實驗室內,實時測量COS等痕量氣體。主機離渦度塔有段距離,如10米。“EC”采樣線布設在超聲風速儀的中間,或與現有的超聲風速儀和CO2采樣入口相同。
還可設立3個“剖面”采樣線,“剖面”線布設在7m、40m、60m,用戶可以自己設定。定制的采樣控制系統可控制和調節渦度塔采樣管路和校準瓶管路。
三、測量策略步驟
1)30min為測量循環。30min內,先進行reference 氣體測量(大約3min),用于消除儀器可能會出現的漂移;然后,進行三個樣氣的測量(每個8min);最后,再次進行reference氣體測量(3min)。
2)每6個小時,用干純氮氣沖刷樣品池(2min),用于消除可能出現的水汽干擾等,然后進行背景氣體校準(為期1min)。
3)一年后,選一個月的時間,進行校準氣體的檢測,用于檢測儀器的響應的穩定性
四、實驗結果及分析
1、原始數據
2014年8月份到2015年4月份,作者采用Aerodyne的“working standard”模式,在野外樣地上,進行了每小時一次取平均值的測量循環。圖1顯示的是原始數據圖表,沒有進行相應的響應曲線的校準操作。分析結果后發現,數據與標準氣體相比,有些許差距。圖片中的實線,是在15年1月7號,進行了門閥的更換(由于實驗過程中門閥出現了問題);虛線,是在15年3月25號,進行了溫度穩定調整(添加了冷卻激光器的裝置,并將主機放置在恒溫箱中,避免大環境下溫度的變化對激光器產生影響)。從圖片中可以看到,溫度穩定升級后,Tk很穩定,有助于儀器精度的提高。從數據圖表上看,橘黃色線條,整個測量期間(35天),數據很穩定。圖表上的空白,是儀器放入實驗室內進行其他測量。
 
2、渦度測量和自動箱測量比較
2015年3月25日到4月29日,作者進行了兩種測量方法(渦度和自動箱)的數據測量及比較。選取渦度塔取樣點60m處的數據,圖2中用藍色線條表示;自動箱數據用橘紅色點表示。右圖表示的是渦度方法和自動箱方法之間的差異。
 
3、經過校準后的數據
                         
從圖中可以看出,二氧化碳摩爾分數的季節振幅大約為15ppm。COS能夠很好的唄QCLS激光捕獲,基于擬合的峰峰振幅約為96ppt。
 
 
 


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