本發(fā)明涉及氣泡采集技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水-氣界面氣泡通量采集裝置。

背景技術(shù)：

富營養(yǎng)化水體普遍被認(rèn)為是重要的溫室氣體釋放源，如二氧化碳co2、甲烷ch4、氧化亞氮n2o。在當(dāng)前水體富營養(yǎng)化程度不斷上升，以及全球增溫的環(huán)境背景下，人們對水體中溫室氣體的釋放強(qiáng)度變化越來越關(guān)注。如，富營養(yǎng)化水體發(fā)生的硝化-反硝化反應(yīng)是水體脫氮的重要途徑之一，硝化-反硝化反應(yīng)的中間氣態(tài)產(chǎn)物n2o及最終氣態(tài)產(chǎn)物氮氣n2的釋放受到關(guān)注，但是其中通過氣泡擴(kuò)散釋放的部分具有較大的監(jiān)測難度。如何采集氧化亞氮n2o、氮氣n2、甲烷ch4等不溶于水或者難溶于水氣體由水體向大氣釋放的氣泡通量是當(dāng)前的一個技術(shù)瓶頸，尤其在大型水庫或深水湖泊風(fēng)浪條件下，目前采樣的采樣裝置，結(jié)構(gòu)松散容易解體；且裝置復(fù)雜體積較大，不利于野外運輸、投放與回收；同時由于缺乏合理的集氣合收集方式，在風(fēng)浪條件下采樣精度差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種水-氣界面氣泡通量采集裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)的采集裝置接收松散容易解體，且在風(fēng)浪條件下采樣精度差的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實施例提供一種水-氣界面氣泡通量采集裝置，包括：

支架本體，所述支架本體能夠懸浮于水平面上；

設(shè)置于所述支架本體的第一端的集氣瓶，所述集氣瓶設(shè)置于所述水平面以上，所述集氣瓶的瓶口朝向所述水平面設(shè)置；

設(shè)置于所述支架本體的第二端的集氣罩，所述集氣罩設(shè)置于所述水平面以下，所述集氣罩內(nèi)充滿水體；

與所述集氣瓶的瓶口密封連接的進(jìn)氣管和排水管，所述集氣瓶中裝有無菌水；

所述進(jìn)氣管的第一端與所述集氣瓶的瓶口連接，所述進(jìn)氣管的第二端通過一止水系統(tǒng)與所述集氣罩的排氣端連接，所述集氣罩的進(jìn)氣端與所述支架本體的第二端連接；其中

氣泡通量采集過程中，所述集氣罩中水體釋放的氣體通過所述止水系統(tǒng)進(jìn)入所述進(jìn)氣管，并通過所述進(jìn)氣管進(jìn)入所述集氣瓶，集氣瓶中的無菌水從所述排水管排出，使得所述集氣瓶中充滿水體中釋放的氣體。

其中，所述支架本體的第二端還設(shè)置有多個配重部件使得所述水-氣界面氣泡通量采集裝置的重心位于所述水平面以下。

其中，所述支架本體包括：

第一支架，所述集氣瓶設(shè)置于所述第一支架上；

第二支架，所述集氣罩設(shè)置于所述第二支架內(nèi)；

連接所述第一支架和所述第二支架的連接裝置；以及

與所述連接裝置連接，用于控制所述第一支架位于所述水平面以上并控制所述第二支架位于所述水平面以下的浮力裝置。

其中，所述集氣瓶通過一集氣瓶連接裝置與所述第一支架連接。

其中，所述止水系統(tǒng)設(shè)置于一法蘭柱體內(nèi)，所述法蘭柱體的一端與所述連接裝置連接，另一端與所述集氣罩的排氣端連接。

其中，所述連接裝置為一圓盤，且所述圓盤上設(shè)置有一與所述進(jìn)氣管相匹配的通孔，所述進(jìn)氣管穿過所述通孔與所述法蘭柱體連接；其中，所述進(jìn)氣管與所述通孔密封連接。

其中，所述浮力裝置為能夠充放氣的橡膠輪胎。

其中，所述集氣罩為錐形結(jié)構(gòu)，且所述集氣罩的內(nèi)表面具有涂覆疏水性涂層。

其中，所述法蘭柱體與所述連接裝置通過管箍密封連接。

其中，所述第一支架和第二支架均采用不銹鋼材料制作。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案至少具有如下有益效果：

本發(fā)明實施例的水-氣界面氣泡通量采集裝置中，通過設(shè)置一能夠懸浮于水 平面上的支架本體，使得該氣泡通量采集裝置能夠放置于水面采樣點上進(jìn)行氣泡通量采集；且通過集氣罩的排氣端通過止水系統(tǒng)、進(jìn)氣管與集氣瓶的瓶口密封連接，保證了集氣瓶與空氣的隔離，加大提高采樣精度；同時本發(fā)明實施例中氣泡通量采集裝置的重心位于水平面以下，從而使得裝置的抗風(fēng)浪性能大大提高，適應(yīng)大型湖庫風(fēng)浪條件的使用。

附圖說明

圖1表示本發(fā)明實施例提供的水-氣界面氣泡通量采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2表示本發(fā)明實施例提供的水-氣界面氣泡通量采集裝置中連接裝置的具體結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的采集裝置接收松散容易解體，且在風(fēng)浪條件下采樣精度差的問題，提供一種水-氣界面氣泡通量采集裝置，通過設(shè)置一能夠懸浮于水平面上的支架本體，使得該氣泡通量采集裝置能夠放置于水面采樣點上進(jìn)行氣泡通量采集；且通過集氣罩的排氣端通過止水系統(tǒng)、進(jìn)氣管與集氣瓶的瓶口密封連接，保證了集氣瓶與空氣的隔離，加大提高采樣精度；同時本發(fā)明實施例中氣泡通量采集裝置的重心位于水平面以下，從而使得裝置的抗風(fēng)浪性能大大提高，適應(yīng)大型湖庫風(fēng)浪條件的使用。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種水-氣界面氣泡通量采集裝置，包括：

支架本體，所述支架本體能夠懸浮于水平面上；

設(shè)置于所述支架本體的第一端的集氣瓶1，所述集氣瓶1設(shè)置于所述水平面以上，所述集氣瓶1的瓶口朝向所述水平面設(shè)置；

設(shè)置于所述支架本體的第二端的集氣罩2，所述集氣罩2設(shè)置于所述水平面以下，所述集氣罩2內(nèi)充滿水體；

與所述集氣瓶1的瓶口密封連接的進(jìn)氣管3和排水管4，所述集氣瓶1中裝有無菌水；

所述進(jìn)氣管3的第一端與所述集氣瓶1的瓶口連接，所述進(jìn)氣管3的第二端通過一止水系統(tǒng)5與所述集氣罩2的排氣端連接，所述集氣罩2的進(jìn)氣端與所述支架本體的第二端連接；其中

氣泡通量采集過程中，所述集氣罩2中水體釋放的氣體通過所述止水系統(tǒng)5進(jìn)入所述進(jìn)氣管3，并通過所述進(jìn)氣管3進(jìn)入所述集氣瓶1，集氣瓶1中的無菌水從所述排水管4排出，使得所述集氣瓶1中充滿水體中釋放的氣體。

本發(fā)明的上述實施例中，采用集氣罩2、止水系統(tǒng)5、進(jìn)氣管3以及集氣瓶1之間進(jìn)行密封連接，有效保證了集氣瓶和進(jìn)氣管的密封性，從而極大地提高采樣精度。其中，集氣瓶1可使用市面上常見的帶有橡皮塞的玻璃輸液瓶。測量前，先將集氣瓶1用無菌水注滿(防止微生物生長)，使其內(nèi)部沒有氣泡存在，然后將瓶口密封。測量時，將該氣泡通量采集裝置緩慢放于水面采樣點上，使集氣罩2中的氣體通過止水系統(tǒng)5的頂端從進(jìn)氣管3排出，然后將進(jìn)氣管3與集氣瓶1的瓶口相連，并開始計時。集氣罩2采集到的水體中釋放氣體會通過進(jìn)氣管3進(jìn)入集氣瓶1中，集氣瓶1中的無菌水從排水管4排出，從而使得集氣瓶中充滿水體中釋放的氣體。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的上述實施例中，所述支架本體的第二端還設(shè)置有多個配重部件6使得所述水-氣界面氣泡通量采集裝置的重心位于所述水平面以下。

本發(fā)明實施例中采用下支架配重設(shè)計、集氣罩下置深度可調(diào)節(jié)的設(shè)計以及集氣瓶低位設(shè)計來使得整個裝置的重心位于水面以下，以避免風(fēng)浪導(dǎo)致裝置傾覆影響；從而使得裝置的抗風(fēng)浪性能大大提高，適應(yīng)大型湖庫風(fēng)浪條件的使用。其中集氣罩下置深度可根據(jù)水面采樣點的風(fēng)浪情況來進(jìn)行調(diào)節(jié)，不限于一固定值。其集氣瓶低位設(shè)計具體指集氣瓶距離支架本體第二端的距離較短以保證支架本體的重心位于水面之下。

具體的，如圖1所示，本發(fā)明實施例中所述支架本體包括：

第一支架7，所述集氣瓶1設(shè)置于所述第一支架7上；

第二支架8，所述集氣罩2設(shè)置于所述第二支架8內(nèi)；

連接所述第一支架7和所述第二支架8的連接裝置9；以及

與所述連接裝置9連接，用于控制所述第一支架7位于所述水平面以上并控制所述第二支架8位于所述水平面以下的浮力裝置10。

本發(fā)明的上述實施例中，浮力裝置10能夠保證第一支架7位于水平面以上，第二支架8位于水平面以下。具體的，所述浮力裝置10為能夠充放氣的橡膠輪胎；且浮力裝置10的高度可調(diào)節(jié)，通過對作為浮力裝置的輪胎高度的調(diào)整，以保證集氣罩始終保持在水平面以下。進(jìn)一步的，浮力裝置10與連接裝置9通過一輪胎連接裝置11連接，具體的，可采用焊接連接的方式保證其穩(wěn)定性。

本發(fā)明實施例中采用橡膠輪胎為浮力標(biāo)配浮力裝置，輪胎可以放氣，減少體積便于運輸；同時支架系統(tǒng)具有可以與泡沫、標(biāo)準(zhǔn)船用救生圈等替代浮體連接的方式，以滿足野外采樣條件。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的上述實施例中，所述集氣瓶1通過一集氣瓶連接裝置12與所述第一支架7連接。集氣瓶連接裝置12的設(shè)置是為了方便集氣瓶1的拆卸，保證集氣瓶1的重復(fù)使用。

需要說明的是，本發(fā)明的上述實施例中所述止水系統(tǒng)5設(shè)置于一法蘭柱體內(nèi)，所述法蘭柱體的一端與所述連接裝置9連接，另一端與所述集氣罩2的排氣端連接。本發(fā)明實施例采用法蘭及螺紋連接、同步密封的集氣方式，有效保證了集氣瓶和進(jìn)氣管的密封性。

具體的，如圖2所示，本發(fā)明實施例中所述連接裝置9為一圓盤，且所述圓盤上設(shè)置有一與所述進(jìn)氣管相匹配的通孔91，所述進(jìn)氣管3穿過所述通孔91與所述法蘭柱體連接；其中，所述進(jìn)氣管3與所述通孔91密封連接。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的上述實施例中所述集氣罩2為錐形結(jié)構(gòu)，且所述集氣罩的內(nèi)表面具有涂覆疏水性涂層。具體的，集氣罩采用錐形結(jié)構(gòu)，減少不必要的曲面，并采用新型防水材料，減少集氣罩的內(nèi)表面張力，從而達(dá)到減少集氣罩內(nèi)表面氣泡的粘附作用，從而保證采樣精度；同時使得集氣罩拆卸替換方便。

具體的，所述法蘭柱體與所述連接裝置9通過管箍密封連接；且所述第一支架和第二支架均采用不銹鋼材料制作。

綜上，本發(fā)明實施例提供如圖1所示的氣泡通量采集裝置，第二支架8通過連接裝置9與第一支架7連接，集氣罩2上表面與止水系統(tǒng)5通過管箍密封連接，下表面與第二支架8底部相連。作為浮力裝置的橡膠輪胎10通過輪胎連接裝置11與連接裝置9連接。止水系統(tǒng)5的頂端通過進(jìn)氣管3與集氣瓶1的瓶口相連，集氣瓶1上還連接有排水管4，集氣瓶瓶口密封，通過連接裝置9與第 一支架7相連，法蘭柱體中空設(shè)計，同時起到連接、密封和到氣的作用。

本發(fā)明的上述實施例提供的水-氣界面氣泡通量采集裝置便于拆卸安裝、具有較大機(jī)械強(qiáng)度的支架系統(tǒng)：采樣不銹鋼材料制作標(biāo)準(zhǔn)管件，所有支撐管和連接管可實現(xiàn)通用互換，具備易拆卸組裝、便于運輸?shù)膬?yōu)點和野外使用的特點；同時為防治風(fēng)浪對氣泡收集過程的影響，本發(fā)明實施例采用集氣罩下置深度可調(diào)節(jié)、低位集氣瓶、排氣管和排水管同步密封的設(shè)計方式；所述集氣罩開口朝下，上部用通用法蘭柱體與上支架系統(tǒng)和浮力裝置牢固連接，下部支架與法蘭柱體連接，并可以在5-10cm范圍內(nèi)調(diào)整，通過對作為浮力裝置的輪胎高度的調(diào)整，以保證集氣罩始終保持在水面以下。集氣瓶采樣低位設(shè)計，加上下支架的配重作用，使整體裝置的重心位于水面以下，以避免風(fēng)浪導(dǎo)致裝置傾覆影響。集氣罩頂端通過法蘭柱體內(nèi)止水系統(tǒng)、進(jìn)氣管與集氣瓶的瓶口相連，以保證集氣瓶與空氣的隔離。集氣瓶瓶口、連接管件用硅膠密封。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。