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土壤呼吸测量系统

傅里叶变换红外光谱(FTIR)

  • GT5000便携式多参数土壤呼吸测量系统是芬兰Gasmet公司生产的一款基于傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术的便携式高精度土壤温室气体排放监测系统。该仪器可以在数秒内同时测定多种主要的温室气体成分,如:N2O,CH4,CO2,H2O,CO和NH3,且测量精度可达ppb级。GT5000 Terra可用于农田,湿地,森林,牧场,电厂,火灾现场等各种环境中的温室气体排放测量。

    GT5000配备功能强大的Calcmet软件,它支持测量结果的在线查看和以往测量数据的进行对比分析。结果以电子表格的形式输出,便于用户处理数据。用户可以简单地通过测得的气体浓度计算出气体通量。

    主要特点

    ?    傅里叶变换红外光谱技术;

    ?    最多可同时测量50种气体;

    ?    增加检测气体种类过程简易且经济,无需改变硬件内容;

    ?    多种无线连接方式,如WI-FI或蓝牙。

    ?    无需专业知识,用户可通过导航进行操作;

    ?    一键测量和即时的在线处理结果;

    ?    用户自定义视觉和音频浓度警报;

    ?    五种不同的视图展示相关的测量信息;

    主要参数

     

    1.测量原理:FTIR傅里叶变换红外光谱;

    2.气体测定种类:可同时测定50种气体;

    3.响应时间:通常<120s,基于所测定的气体和

    测量时间;

    4.电池:锂离子电池,单节电池可维持3小时;

    5.充电电源:115/230V AC

    6.分析软件:Calcmet(需Win7或10操作系统);

    7.数据连接:USB,以太网,蓝牙,WI-FI;

    8.采样泵流速:2 L/min

    9.气体采样过滤:带有2μm孔径聚四氟乙烯过滤器

    的采样探头;

    10. 采样气体进/出口配件:6mm快速接头;

    11.外壳:

    大小:450×287×166 mm(H×W×D);

    材料:ABS PC

    防护等级:IP54(适用于野外便携式设备);

    12.重量:9.4kg(含电池)/8.0kg(不含电池)

    13.光谱仪:

    分辨率:8cm-1

    扫描频率:10次/s;

    检测器:碲镉汞(MCT)光电探测器

    (珀尔帖致冷);

    分束器材料:硒化锌(ZnSe);

    波数范围:900-4200cm-1

    14.样品室

    结构:多通道,固定光程长度5m

    镜:固定式,镀金;

    体积:0.5L

    操作条件

    15.采样气体压力:环境压力;

    16.采样气体温度:环境温度(-5~40℃),无冷凝;

    17.操作温度:-5~40℃(短期),5~30℃(长期);

    性能指标

    18.零点漂移:在环境背景下每24小时内漂移小于测量范围的2%;

    19.灵敏度漂移:无;

    20.线性偏差:小于测量范围的2%

    21.温度漂移:每10K温度变化,小于测量范围的1%。

    (带温度补偿)

    22.压力影响:对于1%的测量压力变化,测量值将会出现1%的变化。(带压力补偿)

    23.周围环境测量间隔:建议24h

    几种主要温室气体的检测限

    化合物

    化学式

    单位

    最小检测限

    H2O

    Vol-%

    0.010 Vol-%

    二氧化碳

    CO2

    ppm

    5ppm

    甲烷

    CH4

    ppm

    40ppb

    氧化亚氮

    N2O

    ppm

    7ppb

    氨气

    NH3

    ppm

    70ppb

    一氧化碳

    CO

    ppm

    70ppb

    参考文献

    1.      Kandel, T. P., Gowda, P. H., & Northup, B. K. (2020). Influence of Tillage Systems, and Forms and Rates of Nitrogen Fertilizers on CO2 and N2O Fluxes from Winter Wheat Cultivation in Oklahoma. Agronomy, 10(3), 320.

    2.      McDonald, M. D., Lewis, K. L., Ritchie, G. L., DeLaune, P. B., Casey, K. D., & Slaughter, L. C. (2019).Carbon dioxide mitigation potential of conservation agriculture in a semi-arid agriculturalregion. AIMS Agriculture and Food, 4(1), 206.

    3.      Singh, H., Kandel, T. P., Gowda, P. H., Somenahally, A., Northup, B. K., & Kakani, V. G. (2019). Influence of Contrasting Soil Moisture Conditions on Carbon Dioxide and Nitrous Oxide Emissions from Terminated Green Manures. Agrosystems, Geosciences & Environment, 2(1).

    4.      Teutscherova, N., Vazquez, E., Arango, J., Arevalo, A., Benito, M., & Pulleman, M. (2019). Native arbuscular mycorrhizal fungi increase the abundance of ammonia-oxidizing bacteria, but suppress nitrous oxide emissions shortly after urea application. Geoderma, 338, 493-501.

    5.      Shrestha, D., Wendroth, O., & Jacobsen, K. L. (2019). Nitrogen loss and greenhouse gas flux across an intensification gradient in diversified vegetable rotations. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 114(3),193-210.

    6.      Kandel, T. P., Gowda, P. H., Somenahally, A., Northup, B. K., DuPont, J., & Rocateli, A. C. (2018). Nitrous oxide emissions as influenced by legume cover crops and nitrogen fertilization. Nutrient Cycling in  Agroecosystems, 112(1), 119-131.

    7.      Brummell, M. (2015). Greenhouse gas production and consumption in soils of the Canadian High Arctic (Doctoral dissertation, University of Saskatchewan).

    8.      Brummell, M. E., Farrell, R. E., Hardy, S. P., & Siciliano, S. D. (2014). Greenhouse gas production and consumption in High Arctic deserts. Soil Biology and Biochemistry, 68, 158-165.

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    12.    Falk, J. M. (2014). Plant-soil-herbivore interactions in a high Arctic wetland-Feedbacks to the carbon cycle. Lund University.

    13.    Falk, J. M., Schmidt, N. M., & Ström, L. (2014). Effects of simulated increased grazing on carbon  allocation patterns in a high arctic mire. Biogeochemistry, 119(1-3), 229-244.

    14.    Bell, J. K., Siciliano, S. D., & Lamb, E. G. (2020). A survey of invasive plants on grassland soil microbial communities and ecosystem services. Scientific Data, 7(1), 1-8.

    15.    Korkiakoski, M., Tuovinen, J. P., Penttilä, T., Sarkkola, S., Ojanen, P., Minkkinen, K., ... & Lohila, A. (2019). Greenhouse gas and energy fluxes in a boreal peatland forest after clear-cutting.

    16.    Karu, H. (2015). Development of ecosystems under human activity in the North-East Estonian industrial

    region: forests on post-mining sites and bogs.

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