用于环境介质释放气体浓度及通量的在线测量装置

本技术涉及气体浓度和通量测量，更具体地说，涉及一种用于环境介质释放气体浓度及通量的在线测量装置。

背景技术：

1、地球上的环境介质，包括水、土壤、气体、岩石、冰雪等，无时无刻都在进行着物质的交换，特别是一些挥发性的气体成分，能够从一些固体或者液体介质中释放出来，并且在不同环境介质之间进行迁移和转化。然而，如何精确地测量和研究气体成分在某一种环境介质中释放的浓度和通量是一项很有挑战性的技术工作。此外，由于环境介质存在异质性，同一种环境介质，由于其不同部分的结构和组成成分差异，受到光照、电磁场、温度和微生物等环境条件的作用及影响也不同。因此，即使是同一气体成分，其从不同分层的环境介质中释放的速率及通量也是不一样的。目前，测量环境介质，特别是分层测量其气体释放浓度及通量的技术方法主要集中于土壤，而对于其他环境介质的气体释放浓度及通量的测量还非常少。

2、目前，还没有一种广泛适用于不同环境介质的气体释放浓度及通量测量技术和装置，比较成熟相关技术主要是用于土壤气体浓度及通量的测量，而在土壤气体释放浓度及通量的测量技术方法主要是基于通量箱的土壤表面气体释放测量，一般将设计有固定形状（圆形或者方形）和边长的通量箱罩于土壤表面，通量箱设有进气口和出气口，通过真空泵从通量箱出气口抽取通量箱内部气体到气体分析仪测量其浓度，再结合测量通量箱外部气体的浓度来计算土壤表面气体的释放通量。对于测量土壤内部气体的释放浓度及通量，一般将带有孔的通量瓶（通量筒）埋入土壤中，然后通过真空泵抽取通量瓶内部气体测量土壤内部气体的释放浓度及通量。

3、现有的通量箱或者通量筒技术方法主要是针对土壤释放气体浓度及通量的测量，且通量箱与土壤的接触面不够严实，外部大气很容易进入到通量箱内部，导致测量到的土壤气体浓度及释放通量不够准确。对于土壤内部气体浓度及释放通量的测量，通量瓶或者通量筒只能埋入到固定的土壤深度，对单个土壤深度的点进行测量，不能对连续的土壤剖面的气体浓度及通量进行测量。由于土壤的高度异质性和环境条件的不同，单个通量瓶的测量技术无法对不同深度土壤气体进行精准的成分浓度及通量测量。尽管有些技术可以对土壤不同分层进行气体采集，但是其采集过程非常复杂，且都是需要人工注气排气、抽气、储气，然后再运输到实验室测量气体浓度，这些繁复的人工操作过程降低了分析精度和时间分辨率，容易引入人为误差，也增加了测量分析的成本。

4、除了土壤有相关的气体分析技术以外，针对其他环境介质（水、气、岩石、冰雪、等）和生物组织的释放气体浓度和通量测量技术还非常缺乏，甚至某些特殊环境介质上还是空白。因此，研发一种能够广泛用于不同环境介质的气体释放浓度及通量在线测量技术和装置极为重要且具有必要性。

技术实现思路

1、（一）要解决的技术问题

2、本实用新型要解决的技术问题是实现不同环境介质在的气体释放浓度及通量。

3、（二）技术方案

4、为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

5、本实用新型提供一种用于环境介质释放气体浓度及通量的在线测量装置，包括多个渗气腔体、多根进气管、多根出气管、零气/标准气发生器以及气体分析仪，多个渗气腔体沿高度方向依次层叠设置，所述渗气腔体具有用于收集气体的腔室以及与所述腔室相连通的渗透口，所述渗透口上覆盖有过滤材料，所述过滤材料的周侧密封连接于所述渗气腔体，所述渗气腔体的顶部还开设有进气口和出气口；多根进气管分别一一对应连接于多个渗气腔体的进气口；多根出气管分别一一对应连接于多个渗气腔体的出气口；零气/标准气发生器连接于所述进气管背离所述进气口的端部；气体分析仪连接于所述出气管背离所述出气口的端部。通过上述技术方案，实现对不同环境介质分层的在线气体采集，避免人工操作误差，提高时间分辨率和精度。层叠设计支持连续剖面测量，克服了单点测量的局限性。

6、优选地，还包括多通电磁阀和第一管道，所述多通电磁阀具有多个接口，所述第一管道的一端连接于其中一个接口，所述第一管道的另一端连接于所述零气/标准气发生器，其余接口分别与多根出气管一一对应连接。通过上述技术方案，通过电磁阀自动切换不同腔体的气体路径，实现多通道循环测量，减少设备冗余，提高自动化程度和效率。

7、优选地，还包括质量流量控制器，所述质量流量控制器设于所述第一管道上。通过上述技术方案，精确控制气体流速，确保测量稳定性，减少流量波动导致的误差，适用于高精度通量计算。

8、优选地，还包括多通接头和第二管道，所述多通接头具有多个接口，所述第二管道的一端连接于其中一个接口，所述第二管道的另一端连接于所述气体分析仪，其余接口分别与多根进气管一一对应连接。通过上述技术方案，优化气体分配，保证各腔体气体均匀进入分析仪，避免交叉污染，提高数据一致性。

9、优选地，还包括筒壁和顶空盖，所述渗透口的周向设有所述筒壁，所述筒壁设有内螺纹，所述顶空盖设有外螺纹，所述外螺纹螺纹连接于所述内螺纹，以使所述过滤材料的周侧密封连接于所述渗气腔体。通过上述技术方案，增强密封性，防止外部介质（如水分）侵入，确保只收集气体；螺纹设计便于安装和维护，提升实用性。

10、优选地，所述多通电磁阀的腔、所述第一管道、所述多通接头、所述第二管道、所述渗气腔体、所述进气管、所述出气管、所述筒壁和所述顶空盖的材料均为特氟龙。通过上述技术方案，特氟龙具有耐腐蚀、低吸附特性，避免气体成分被管壁吸附，尤其适用于挥发性气体（如汞），保证测量准确性。

11、优选地，所述过滤材料包括层叠设置的金属支撑网和特氟龙滤膜。通过上述技术方案，金属支撑网提供机械强度，特氟龙滤膜具疏水性，有效阻挡水分和颗粒物，只允许气体渗透，提高样品纯度。

12、优选地，所述金属支撑网的材料为钛或镍。通过上述技术方案，钛和镍耐腐蚀、防生锈，延长装置寿命，适用于潮湿或化学活性环境（如水体、酸性土壤）。

13、优选地，所述渗气腔体为正方体，正方体的周侧四个壁面分别开设有渗透口。通过上述技术方案，增加气体渗透面积，提高收集效率；对称设计便于层叠安装，增强结构稳定性。

14、优选地，所述渗透口的直径为25cm。

15、（三）有益效果

16、本实用新型的上述技术方案至少具有如下优点：

17、本实用新型提供的用于环境介质释放气体浓度及通量的在线测量装置，能够实现对不同环境介质释放的气体浓度及释放通量的在线采集和测量，可有效用于不同环境介质释放的气体浓度及释放通量的高精度和高时间分辨率在线测量和分析，从而为更加准确地研究和评估不同环境介质释放的气体成分浓度水平和污染状况以及治理，为应对气候变化带来的风险提供科学的技术方法和支撑。

1.一种用于环境介质释放气体浓度及通量的在线测量装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的用于环境介质释放气体浓度及通量的在线测量装置，其特征在于，还包括多通电磁阀和第一管道，所述多通电磁阀具有多个接口，所述第一管道的一端连接于其中一个接口，所述第一管道的另一端连接于所述零气/标准气发生器，其余接口分别与多根出气管一一对应连接。

3.如权利要求2所述的用于环境介质释放气体浓度及通量的在线测量装置，其特征在于，还包括质量流量控制器，所述质量流量控制器设于所述第一管道上。

4.如权利要求2所述的用于环境介质释放气体浓度及通量的在线测量装置，其特征在于，还包括多通接头和第二管道，所述多通接头具有多个接口，所述第二管道的一端连接于其中一个接口，所述第二管道的另一端连接于所述气体分析仪，其余接口分别与多根进气管一一对应连接。

5.如权利要求4所述的用于环境介质释放气体浓度及通量的在线测量装置，其特征在于，还包括筒壁和顶空盖，所述渗透口的周向设有所述筒壁，所述筒壁设有内螺纹，所述顶空盖设有外螺纹，所述外螺纹螺纹连接于所述内螺纹，以使所述过滤材料的周侧密封连接于所述渗气腔体。

6.如权利要求5所述的用于环境介质释放气体浓度及通量的在线测量装置，其特征在于，所述多通电磁阀的腔、所述第一管道、所述多通接头、所述第二管道、所述渗气腔体、所述进气管、所述出气管、所述筒壁和所述顶空盖的材料均为特氟龙。

7.如权利要求1所述的用于环境介质释放气体浓度及通量的在线测量装置，其特征在于，所述过滤材料包括层叠设置的金属支撑网和特氟龙滤膜。

8.如权利要求7所述的用于环境介质释放气体浓度及通量的在线测量装置，其特征在于，所述金属支撑网的材料为钛或镍。

9.如权利要求1所述的用于环境介质释放气体浓度及通量的在线测量装置，其特征在于，所述渗气腔体为正方体，正方体的周侧四个壁面分别开设有渗透口。

10.如权利要求1所述的用于环境介质释放气体浓度及通量的在线测量装置，其特征在于，所述渗透口的直径为25cm。