Aerodyne土壤活性氮氧化物通量觀測系統(tǒng)

一、觀測應(yīng)用

氮氧化物(NOX = NO+NO2)和亞硝酸(HONO)在大氣化學(xué)中發(fā)揮著重要作用，因?yàn)樗鼈儏⑴c了羥基自由基(OH)和臭氧(O3)的形成。盡管HONO在白天迅速光解，根據(jù)科學(xué)家實(shí)地觀察表明，仍有大量未知的HONO持續(xù)釋放。實(shí)驗(yàn)室研究表明，土壤的直接排放是白天HONO的一個重要來源。

 HONO土壤釋放的主要機(jī)制是(a)氨氧化細(xì)菌的直接釋放；(b)亞硝酸鹽離子的酸堿平衡；(c)吸附和解吸的動態(tài)過程，以及(d)羥胺與水在土壤表面的反應(yīng)。這些機(jī)制表明土壤釋放出大量HONO。

研究表明，施用氮肥增加了土壤HONO的排放。隨著氮肥的過量施用，土壤NO排放的增加也會導(dǎo)致HONO排放的增加。目前，關(guān)于HONO從土壤中排放的研究很少。同時測量HONO和NOX在土壤與大氣之間的交換通量，對于研究它們在大氣化學(xué)和氮循環(huán)中的作用具有重要意義。Aerodyne土壤活性氮氧化物通量觀測系統(tǒng)實(shí)時測量HONO、NOx排放通量，將有助于研究農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)對臭氧、氣溶膠和氣候的影響。

二、系統(tǒng)組成

Aerodyne 土壤活性氮氧化物通量觀測系統(tǒng)由HONO NO監(jiān)測儀和自動升降自動箱iChamber組成，實(shí)現(xiàn)在線、HONO通量和NOx通量同步觀測。

    iChamber 群落自動箱是澳作公司擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、自主研發(fā)、國內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品，集六項(xiàng)設(shè)計(jì)于一體，無框架、無立柱設(shè)計(jì)，高度隨植物生長可調(diào)、面積可達(dá)1平米、高度2米。即可用于土壤排放測量，也可用作生態(tài)系統(tǒng)凈碳氮交換量在線測量。

iChamber與痕量氣體分析儀組成的土壤活性氮氧化物通量觀測系統(tǒng)可以同時測量地表土壤排放的HONO/N2O/NO/CH4的通量觀測數(shù)據(jù)。如果需要測量NO2，可以加入CAPS技術(shù)原理的NO2分析儀同步測量。

三、技術(shù)特點(diǎn)

        土壤活性氮氧化物通量觀測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在線測量土壤粘性氣體的排放通量，技術(shù)特點(diǎn)如下：

1、iChamber自動箱自動升降、自動關(guān)閉蓋子，降低對HONO NOx排放的擾動

傳統(tǒng)的靜態(tài)箱長時間覆蓋在土壤表面會導(dǎo)致箱內(nèi)溫度的升高，導(dǎo)致箱內(nèi)生態(tài)學(xué)特性的改變，會直接影響HONO通量和NOX通量，經(jīng)過改良到了可以控制自動開合的動態(tài)箱。

iChamber是一種新概念的全自動的動態(tài)箱，傳統(tǒng)的動態(tài)箱盡管頂蓋或側(cè)面在不測量的時候可以開啟，但是在測量樣方上仍然有側(cè)面或頂部的遮擋，擋風(fēng)，擋光，使測量樣方與自然環(huán)境有一定的差異。iChamber的推出，消除了這樣的差異。

iChamber自動箱采用柔軟帶骨架可以折疊可伸縮的外罩材料，放在測量樣地上，在定時測量時伸縮罩自動上升，上升到預(yù)定高度（0.5米）再關(guān)閉蓋板，形成一個土壤表面的密閉空間，同時在循環(huán)泵的驅(qū)動下，iChamber內(nèi)部氣體被輸送到ARI分析儀，精確測量iChamber內(nèi)部HONO，NOX氣體濃度變化，根據(jù)樣地面積（0.1平米）計(jì)算HONO通量和NOX通量。

2、多點(diǎn)/多物種HONO/N2O/NO/CH4和NO2排放通量觀測試驗(yàn)可以采用多點(diǎn)iChamber與一臺分析儀組合模式實(shí)現(xiàn)同步測量能力，氣路切換由ARI主機(jī)的操控軟件TDLWintel自動控制，按時間順序自動順序采集多個自動箱內(nèi)氣體樣本，送回主機(jī)檢測腔內(nèi)實(shí)時測量采樣，同時控制自動箱密封蓋的開啟/關(guān)閉的動作。

3、自動箱子面積不同

   野外測量樣地的植物多樣性特點(diǎn)，如草本植物、木本植物、灌木植物等等，其本身的高度，枝冠的面積都不盡相同，因此需要自動箱的尺寸有相應(yīng)的適應(yīng)性，iChamber具備三種規(guī)格以滿足多種類植被樣地的測量需求。

四、技術(shù)指標(biāo)

土壤活性氮氧化物通量觀測系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)如下：