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土壤剖面CO2梯度监测系统
北京华益瑞科技有限公司自 2007 年以来一直从事生态气象、空气质量、水文水质、物候及植被指数、土壤监测、风沙监测、遥感观测、工业与新能源等领域的方案咨询、系统集成、产品研发、售后安装及技术培训等。向广大客户提供系统的完整解决方案以及技术服务的专业化企业。
工作地点设有:北京总部,西安技术服务中心,大连办事处,长沙办事处。目前公司经营职能部门比较齐全:设有:销售部、市场部、研发部、售前部、采购部、生产加工部、测试部、技术野外安装部、运维保障部、仓储物流部、项目实施中心、财务部、外贸部、行政人力部等。
我公司目前代理世界生态气象及环境观测行业生产厂商的前沿科技产品,如:美国 Campbell、美国 Stardot、美国Stevenswater、美国 Spectrum、美国 Apogee、 荷兰 Kipp&Zonen、荷兰 Hukseflux、 英国 Gill、奥地利 Sommer、 挪威 Geonor、德国 Lufft 等。并拥有自主研发产品(采集器、气象类、土壤类等)。
我公司总员工人数80余人,拥有一支成熟有经验的技术团队。15年以上系统集成经验的技术工程师,熟悉使用各种数据采集器及各种传感器。对设备的特性与用户的需求有深刻的理解,可以非常贴近客户的需求设计他们所需要的系统。具有监测维护各种观测仪器的丰富经验,对许多研究机构和使用单位进行过多次系统的培训,我们始终强调对系统的稳定设计,为用户提供准确的数据,方便的操作维护。
我们先后为中国生态系统研究网络(CERN),中国森林生态系统定位研究网络(CFERN)和科技部 973/985 项目提供了先进的野外观测设备及售后技术服务,参与了中国通量网 China Flux 项目的建设,同时与以下单位保持密切的合作:中国科学院、中国林科院、中国农科院、中国气象局、国家海洋局、清华大学、同济大学等国家重点高校及其他研究所等。
自 2002 年以来开始建设 Chinaflux 网络的 8 个通量站(长白山站,千烟洲站,禹城站,鼎湖山站,海北高原草甸站,锡林浩特草原站,西双版纳站,拉萨当雄站)以来,到 2018 年年底为止,我公司累计总共参与建设了 200 套以上的涡动协方差观测系统;我们为中国生态系统研究网络(CERN)分别于 2013 年第一期和 2016 年第二期土壤温湿盐自动观测系统项目总计提供了 267 套自动观测设备。
我们的专长在于创造性地将相关领域的仪器设备与客户在野外的观测需求结合起来,为其提供合理解决方案。我们向客户提供现场安装、技术培训、日常运维等便捷的一站式服务,在过去些年中,我们在不同的监测领域积累了大量经验和技术,使得我们不仅在产品供应方面有强大的优势,而且在技术设计、支持和维护方面也可以提供高水平的服务,包括从初设、最终设计到安装调试。我们的专长在于创造性地将我们的核心仪器与实际中的自动观测起来,为用户实现合理化的配置。向客户提供现场安装、培训、调试、维护等满意的一站式服务。
这已成为我公司标准的业务服务模式,并得到了广大客户的认可。我们为从事科学研究的人群提供精准的仪器设备,并为他们提供技术服务。
我们始终坚信人才是企业发展的动力,在一群志同道合的年轻人共同努力下,我们定会为生态环境保护和国家的基础科学研究工作尽我们的一份力量。我们全体华益瑞人坚持“精准可靠,超越自我”,力争为广大科研人员提供更好的观测项目解决方案。
土壤表层CO2通量研究很多,但这些监测并不足以解释土壤CO2生产过程,土壤剖面CO2垂直梯度研究越来越成为土壤呼吸乃至生态系统碳循环研究的热点。土壤不同层面(深度)CO2生产的持续监测对于理解土壤CO2动态极为重要,可以阐明由土壤到大气CO2通量随季节、光照、温度、湿度及土壤特性的变化特征。
土壤垂直梯度CO2监测可以与广泛使用的涡动相关监测比较,从而定量研究分析生态系统的碳交换。
目前土壤梯度有2种方法:
1、把CO2传感器直接埋入土壤.分梯度监测各层浓度分布,使用简单,有2种精度的传感器可选择,
GMP343和GMP22X系列:
| GMP343 | GMP22X |
测量方法: | 扩散式和泵吸式 | 扩散式和泵吸式 |
测量范围: | 0 ... 1000 ppm, 0 ...2 000 ppm | GMP221探头 0 ... 2 %, 0 ... 3 %, 0 ... 5 %, 0 ... 10%, 0 ... 20 % CO2 |
精度: | 0 ... 1000 ppm :± (3 ppm + 1 %的读数) 0 ... 2000 - 0 ... 2 % :± (5 ppm + 2 %的读数) | ±(1.5%量程+2.0%读数) |
工作温度: | -40~60°C | -20~60°C(探头) |
工作湿度: | 0~ | 0~ |
外壳: | 电镀铝,PC 塑料 IP66/IP67 | PC 塑料 IP66/IP67 |
2、使用红外分析仪在线多层分析土壤浓度数据
系统优点:
v 使用一个分析仪分析多层数据,没有系统误差
v 可以更换其他测量要素分析仪,如果:N2O,CH4等梯度测量内容,更灵活的实验
v 精度高,使用维护简单.整机比土壤呼吸系统简洁方便使用
CO2/H2O分析仪技术指标
| CO2分析器 | H2O分析器 | |||
量程 | 0~20,000 μmol/mol | 0~60 mmol/mol | |||
准确度 | 优于读数的1% | 优于读数的1.5 % | |||
校准漂移 | 零点漂移 | <0.15 μmol/mol/℃ | <0.003 mmol/mol/℃ | ||
跨度漂移 | <0.03 %/℃ | <0.03 %/℃ @ 10 mmol/mol | |||
总漂移 | <0.4 μmol/mol/℃ @ 370 μmol/mol | <0.009 mmol/mol/℃ @ 10 mmol/mol | |||
RMS噪声 | 1 s信号过滤 | <1 μmol/mol@370 μmol/mol | <0.01 mmol/mol@10 mmol/mol | ||
灵敏度 | CO2 | —— | <0.0001 mmol/mol H2O/ μmol/mol CO2 | ||
H2O | <0.1 μmol/mol CO2/ m mol/mol H2O | —— | |||
测量原理 | 非色散红外分析 | 光源寿命 | ~18,000 h | ||
标准 | CO2 | 世界气象组织标准 | 电源 | 12~30 V DC | |
H2O | LI-610便携式发生器NIST标准 | ||||
压力补偿范围 | 15~115 kPa | 工作温度范围 | -20~45℃ | ||
*大气流速率 | 1 L/min | 相对湿度范围 | 0~95%(非冷凝) | ||
输出信号 | 2个模拟电压输出,2个电流输出 | 体积 | 22.2 L×15.3 W×7.6 H cm | ||
数字输出:TTL(0~5 V)或开集电路 | 重量 | 1 kg | |||
内部光腔体积 | 14.5mL | 电源要求 | 12~30 V DC,预热时为14 W,稳定时为3.6W |
根据菲克**定律(Fick’s first law),在(稳态扩散的情况下)单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量(称为扩散通量Diffusion flux,用J表示)与该截面处的浓度梯度(Concentration gradient)成正比。土壤剖面CO2通量(μmol CO2 m−2s−1)即根据该定律求出,具体计算公式为:
J= -D(dC/dx)
其中D为CO2在土壤中的扩散系数(单位为m2/s,与土壤温度、土壤体积含水量及土壤空隙度有关),C为深度为x(单位为m)的CO2浓度,dC/dx为浓度梯度,“–”号表示扩散方向为浓度梯度的反方向,即扩散由高浓度区向低浓度区扩散。
系统的特点:
1、非扰动原位持续测量土壤剖面CO2、水分、温度(标准配置为3-8层可选),可通过菲克**定律求出土壤CO2通量(土壤呼吸),从而实现连续稳定原位监测土壤呼吸。
2、土壤三参数智能传感器,测量土壤水分和温度和盐度。
3、透明或非透明土壤呼吸室法(备选)测量表层土壤呼吸,可用于补充、校准或对比分析土壤剖面CO2梯度测量数据。
4、无线数据传输,可随时上网在线浏览、下载数据。
5、交流蓄电池供电或太阳能供电。
主要技术指标:
1、土壤水分测量:
· 测量范围0-体积含水量,度±1%,重复精度±0.2%,;
· 土壤温度测量范围:-40℃~70℃,测量精度:±0.2℃
2、土壤CO2测量:非色散单束双波长红外技术(NDIR),测量范围0-5000ppm、0-7000ppm、0-10000ppm、0-20000 可选,精度±1.5%,响应时间3妙;
3、标配16通道数据采集器(可选配32通道以监测3层以上的CO2浓度、土壤水分及土壤温度等):
· 可存储220000组带时间戳的数据,16比特分辨率,± 20 mV up to ± 2.5 V 8范围输入,度0.03%;
· 测量间隔3秒至4小时可调,数据平均间隔3秒至4小时;
4、无线数据传输,通过软件终端浏览、下载数据,并可对数据进行统计分析。