教育装备采购网
第七届图书馆 校体购1

涡动相关法测量农田污泥施肥后氨气

教育装备采购网 2020-07-22 15:48 围观2356次

  摘要

  2009和2011年春在意大利北部农田两次测量污泥施肥后氨气排放扩散试验,从施肥、耕地作业至排放现象结束用窝动相关法EC测量氨气通量变化。涡动相关法系统配备Aerodyne氨气快速测量仪能持续监测施肥后氨气挥发情况,分别在24h和30h后耕地作业监测到氨气挥发量突然降低。其中两次试验最大氨气排放为138.3和243.5ugm-2s-1,施肥7天后NH4-N总损失为19.4%和28.5%。试验发现涡动相关法和反向拉格朗日随机模型在动态排放量化结果一致,同时由于排放扩散和气象条件关系因素造成两次试验氨损失不同。结果表明为了提高施肥后氮效率耕地作业最好接近24h内进行,气候条件限制氨气排放(如多云、低温)。

  概述

  氨气在气候化学和许多与之相关排放和沉降环境问题扮演重要角色。在欧盟27个成员国中90%氨气来源农业肥料的储存和扩散,畜牧业和合成肥料使用。评估施肥作业中氨气损失与田野和农场氮平衡关系提高农业氮效率合适技术。

  试验地点

  试验地点时间为2009(SI-09)3.9ha和2011(SI-11)4.3位于意大利北部Po Valley,两块试验田相邻且农业管理相近。SI-09试验时间为2009.3.26-4.3污泥施肥为87m3/ha,8:00am开始,24h后耕地作业深25cm,持续时间分别为7和1.5h,氨态氮总量为95kg/ha NH4-N。SI-11试验时间为2011.4.6-4.13污泥施肥为75m3/ha,8:30am开始,30h后耕地作业深25cm,持续时间分别为5和2h,氨态氮总量为109kg/ha NH4-N。

  测量方法

  01

  两种氨气浓度测量方法

  ALPHA被动式扩散采样器位于逆风向距离试验田2.3km测量氨气环境背景值,柠檬酸滤纸捕获氨气比色法测量,。

  Aerodyne QC-TILDAS氨气快速分析仪监测分子在967cm-1处对辐射的吸收测量每摩尔湿空气摩尔氨气,为了保证数据可靠性每6h用标准化氨气罐进行自动校正。

  02

  涡动相关法(EC)测量氨气通量

  把垂直方向的瞬时风速和氨气浓度的协方差定义为氨气垂直方向通量,采样间隔为30分钟,并考虑到空气密度改变WPL对其结果的影响,WPL作用通常取决于气体背景浓度和通量的等级。

  EC系统放置在试验田中间,离边界SI-09为78m和SI-11为93m,配备Gill-R2 Sonic Anemometer三维声波风速仪和Aerodyne QC-TILDAS氨气浓度测量仪, 模拟信号从QC-TILDAS传导至Sonic Anemometer,通过EddySoft 软件同时将模拟信号和风速数据进行整合,使用EddyPro软件线下计算每半小时氨气通量。

  在湍流通量计算失效后系统对试验数据自动进行筛选,同时由于EC系统光谱衰减不可避免性使用频率响应修正系数法对通量损失进行校准。

  03

  分散模型

  反向拉格朗日随机模型(bLS)推测氨气的扩散,使用三维声波风速仪的湍流参数u*,L和Aerodyne QC-TILDAS测量的氨气浓度,ALPHA背景浓度值结合GPS记录排放源区进行建模。

  数据分析

  01

  气象数据

  对SI-09和SI-11气象数据和微气候数据进行整理(雨量、温度、湿度、风速、太阳辐射、摩擦速度u*和稳定参数z/L)对比,总体SI-09比SI-11气候条件更稳定不利于氨气扩散。

  02

  通量源区

  SI-09试验中白天和晚上89和87%通量来源于试验田中,在SI-11试验中白天和晚上96和94%通量来源于试验田中。SI-09白天(40m比61m)和晚上(76m比164m)的通量源区最大峰值都小于SI-11,主要归结于SI-11更高的大气稳定性。

  03

  氨气浓度和氨气通量

  氨气浓度分析:

  如图Fig.6由ALPHA被动式采样器和Aerodyne QC-TILDAS测量氨气浓度对比结果看出两种测量结果趋势相似,证实了采集数据的有效性,SI-09和SI-11的RMSE为114.3和102.5ugNH3m-3,R2为0.89和0.9,斜率为1.21和0.95,CRM为-0.04和-0.06。在SI-09中ALPHA和QC-TILDAS浓度有明显差别,周围环境条件是实质因素如高湿度97.7%、低温11.7℃和低风速0.88m/s。

  氨气通量分析:

  如图Fig7a-d显示两次试验氨气浓度值和通量表以及空气土表温度湿度总辐射和降雨量。两次试验氨气通量巨大差异主要由于天气条件,特别是SI-11空气温度比SI-09高有利于挥发,同时SI-09降雨和空气温度降低减少了氨气挥发;虽然两次试验耕地作业时间不同,但从标准化氨气累计损失看时间动态非常相似,天气条件是影响氨气浓度和通量主要因素。

  下图Fig.9显示EC系统和bLS对两次试验通量对比,bLS对于SI-09通量数值稍有高估,对于SI-11有些低估。但显出两种试验方法在两次试验的一致性。

  结论

  Aerodyne QC-TILDAS气体监测仪在测量粘性气体NH3优势

  原理:Aerodyne痕量温室气体&同位素气体监测仪使用可调谐红外激光直接吸收光谱(TILDAS),在中红红外波长段,来探测分子最显著的指纹跃迁频率。直接吸收光谱法,可以实现痕量气体浓度的快速测量(<1s);采用像散型多光程吸收池技术实现激光可控通道数大于200个,有效测量光程可达76m甚至更长,有效的提高氨气分子的测量精度。

  NH3、HONO等粘性分子测量优势:

  粘性气体NH3化学性质活跃,粘性非常大,易于附着在器壁或固体颗粒上,且其易于在气相和颗粒相之间相互转化,这些特性造成了其测量的困难性。

  ★测量精度为ppt级

  1S                       100S

  NH3              50ppt                     10ppt

  HONO          210 ppt            75 ppt

  ★活性钝化系统(Aerodyne Active Passivation system),提高粘性分子的响应时间,且对高频10HZ测量有着很小的损失量(如图)

  采用活性钝化系统后,NH3测量的时间常数和高频通量变化(时间常数更快,高频通量损失修正更少)

  ★惰性颗粒分离装置(Aerodyne Inertial Inlet),有效减小颗粒对粘性分子的影响,保证进样口及内部镜片的整洁

  ★特殊渗透管路(permeation tube),减小管路壁的黏着,并有效减小管路中的水凝结及压力

  ★针对全自动动态箱测量,采用特殊telflon材料,具备critical orifice装置,多通路同时进气,并采取气压式控制方式,降低能耗。

  ★采用全新中红外光谱范围,可以测量更多分子,并保证精度,如NH3、O3和CO2;HONO、N2O可在一个激光下测得,如果采用双激光,可测量更多的气体分子。

  ★与普通气体分子具备一致的快速响应时间(10HZ)

  ★适配于涡度协方差测量和全自动箱自动测量,并可通过独特采样系统实现自由切换。

  活性钝化系统

  Aerodyne 双激光直接吸收法分析仪在N2O、NH3、HONO、COS等痕量温室气体及含N同位素气体δ15Nα /δ15Nβ  /δ18O;含C同位素气体δ13C/δ18O、H16OH/H18OH/H16O;12C17O16O/13C18O16O 及δ13C/δD/CH4 的应用文献和观测方案,请来电垂询。

  扫描二维码 关注我们

点击进入北京澳作生态仪器有限公司展台查看更多 来源:教育装备采购网 作者:北京澳作生态仪器有限公司 责任编辑:张肖 我要投稿
校体购终极页

相关阅读

  • 通量塔的选址与建塔的基本原则介绍
    教育装备采购网04-23
    近年来,采用涡动相关(eddy-covariance,EC)方法测量温室气体通量的站点数量在迅速增加,但是要在科学目的、工程标准、安装运行成本和实用性之间做出平衡,寻找到最佳的解决方法,仍是一个具有挑...
  • 高光谱+RTM 模型+特征选择+迁移学习

    高光谱+RTM 模型+特征选择+迁移学习
    教育装备采购网11-23
    近日,国际顶级遥感期刊RemoteSensingofEnvironment刊发了中国农业大学张瑶副教授题为《Transfer-learning-basedapproachforleafchlorophyllcontentes...
  • 理加联合参加第二十届中国生态学大会

    理加联合参加第二十届中国生态学大会
    教育装备采购网11-10
    2021年10月25日-27日,第二十届中国生态学大会在上海成功举办,会议由中国生态学学会主办,上海师范大学承办,上海市生态学学会协办。学会副理事长任海...
  • 理加联合参加第七届全国稳定同位素会议

    理加联合参加第七届全国稳定同位素会议
    教育装备采购网11-05
    2021年10月15日至18日,由中国生态学学会稳定同位素生态专业委员会、东北师范大学和吉林省科学技术协会主办,由植被生态科学教育部重点实验室、长白山...
  • 碳中和背景下生态系统交流会圆满成功!

    碳中和背景下生态系统交流会圆满成功!
    教育装备采购网09-24
    2021年9月7日,碳中和背景下生态系统多要素观测技术学术交流会在线上成功举办。来自北京大学、中国林科院、中国科学院、中国农业大学、中央民族大学、...
  • 2017年第五届中国林业学术大会隆重召开
    教育装备采购网05-10
    2017年5月6日至8日,由中国林学会、北京林业大学共同主办,中国林学会秘书处、北京林学会承办的第五届中国林业学术大会在北京林业大学隆重召开。其中,中国工程院院士沈国舫、李文华、马建章、宋...
  • 点将集团开路涡动系统安装于黑河遥感基地
    教育装备采购网09-05
    由我公司提供的开路涡动系统,土壤水分监测系统,波文比系统等,于6月初成功安装在甘肃省张掖市黑河生态水文遥感试验基地。试验基地位于位于东经9724~10210,北纬3741~4242,是我国第二大内陆...
  • 理加联合气象领域又添新成员:美国CSI
    理加联合科技有限公司12-13
    美国CampbellScientificInc.(简称CSI)成立于1974年,一直致力于开发具有创新性的产品以满足广大客户的需求。日前,美国CSI授权北京理加联合科技有限公司(简称:理加联合)销售其产品,包含:AP20...

版权与免责声明:

① 凡本网注明"来源:教育装备采购网"的所有作品,版权均属于教育装备采购网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:教育装备采购网"。违者本网将追究相关法律责任。

② 本网凡注明"来源:XXX(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。

③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

校体购产品