第三章 气体通量测定
3.生态学实验技术-通量的测定 31--最终版
4.关于壕沟法测量土壤呼吸，下列描述正确的是
A.经验表明，壕沟挖掘之后应放置至少6个月，测得的异养呼吸较为较 为可靠
B.在森林中，壕沟内土块的上表面积通常为1m*1m，对壕沟深度没有要 求
C.壕沟的四周和地表需要用聚乙烯材料包裹，以阻止根向土块内生长
D.利用壕沟法测量土壤呼吸时，每次都应剪除collar环附近生长的矮小 植物，防止其对实测微生物呼吸造成干扰
CSAT3 三维超声风速仪 (Campbell Scientific,Inc),
LI-7500 开路红外气体分 析仪(LI-COR, Inc.),
•在常通量层中某一 高度上,测量垂直风 速（w）和被测气体 密度的脉动值(c)便 可确定该气体在这一 高度上的通量值.
温湿度传感器(Vaisala HMP45C), CR5000 数据采集器 (Campbell Scientific, Inc.).
• 扩散是物理量输送的主要机制之一.静止流体的扩 散主要是浓度梯度驱动的分子扩散,在运动激烈的 流体中,主要是湍流扩散.（CO2-地下-地表-林冠）
H2O 通量
蒸散: 地面的蒸发、植被冠层截获降雨的蒸发和植 物蒸腾(主要是叶片)三部分之和.
H2O 通量: 地面蒸发、植被冠层截获降雨的蒸发和 植物的蒸腾通量.
如何测量？
如何确定 各个生态 系统是碳 源还是碳 汇测量？
通量观测技术
通量观测技术
通量的概念 通量观测的基本原理 通量观测的基本条件 通量观测的优点 通量观测存在的不确定性 通量观测塔的发展 其他常见通量测定方法
I 概念
• 通量 • 辐射通量 • 显热通量和潜热通量 • 物质通量 • 水通量
物质通量
• 湍流:时间和空间上不规则运动的流体运动形态,三 维，非线性，涡旋运动（各种天气现象）
物理实验技术中气体的测量与传输技巧
物理实验技术中气体的测量与传输技巧气体是物理实验中常见的研究对象之一。
为了进行精确的实验测量，需要掌握各种气体的测量与传输技巧。
本文将从相应技术角度介绍气体的测量方法以及传输技巧。
一、气体测量技术1. 静态密封法静态密封法是一种常见的测量气体体积的方法。
实验者将气体封闭在一个容器中，通过测量容器体积的变化来间接得到气体的体积。
在进行实验前，需要确保容器完全密封，避免气体的泄漏。
使用精确的计量器材进行容器体积测量，如比色皿、量筒等，可获得较准确的实验结果。
2. 气体泄漏定量法气体泄漏定量法是一种用于测量气体粒子数量的方法。
通过在一个封闭系统中引入一定量的气体，并通过泄漏速率的测定来确定气体的流量。
实验者可以使用压力计、流量计等仪器进行测量，确保实验结果的准确性。
需要注意的是，实验过程中应精确掌握气体泄漏速率，避免气体过早泄漏导致实验失败。
3. 分光光度法分光光度法是一种测量气体浓度的常用方法。
该方法通过测量气体对特定波长的光的吸收强度来推算气体的浓度。
实验者会使用分光光度计等仪器对光的吸收进行测量，再根据吸光度与浓度之间的关系计算气体的浓度。
这种方法可以对气体浓度的变化进行实时监测，是一种非常有效的测量手段。
二、气体传输技巧1. 气体泵抽取法气体泵抽取法是一种常用的气体传输技巧。
通过使用气体泵将气体从一个地方抽取到另一个地方，实现气体的传输。
根据实际需要，可以采用不同类型的气体泵，如活塞式泵、螺杆泵等。
在使用气体泵进行气体传输时，需要合理设置泵的抽吸速度和压力，避免气体泄漏或压力不稳定的情况发生。
2. 管道输送法管道输送法是一种适用于大规模气体传输的技巧。
通过建立专门的气体输送管道，将气体从一个地方输送到另一个地方。
为了保证气体传输的效率和安全性，需要合理设计管道的尺寸和结构，选用耐压、耐腐蚀的材料，并严格检查和维护管道系统的完整性。
3. 气体压缩与储存技术气体压缩与储存技术是一项重要的气体传输技巧。
初中化学气体测量教案设计
初中化学气体测量教案设计
年级：初中
课题：气体的测量
教学目标：
1. 了解气体的性质和测量方法。
2. 掌握气体的测量单位和常用仪器。
3. 能够运用适当的方法测量气体的体积、压强和温度。
教学重点：
1. 气体性质和测量方法的介绍。
2. 气体测量的单位和常用仪器。
教学难点：
1. 气体测量方法的运用。
2. 气体测量实验的操作及数据处理。
教学准备：
1. 教师准备：PPT课件、实验器材、教学实验材料。
2. 学生准备：学生工具书、实验报告表。
教学过程：
一、引入（5分钟）
通过简单的引入问题或者实验现象，引起学生的兴趣和思考，引入本节课的主要内容。
二、讲解（10分钟）
1. 气体的性质和测量方法。
2. 气体测量的单位和常用仪器。
三、实验演示（20分钟）
1. 蒸发皿法测定氧气的相对密度。
2. 吹气球法测定氢气的体积。
3. 水柱法测定大气压。
四、讨论（10分钟）
对实验结果进行讨论，引导学生思考并展开合理的解释。
五、检查与订正（5分钟）
对学生的实验结果进行检查，并指出可能存在的错误进行订正。
六、总结与落实（5分钟）
总结本节课的重点内容，并布置相关作业，巩固学生的知识。
七、课后练习（10分钟）
让学生完成相关练习题，巩固本节课的知识点。
教学反思：
通过本节课的教学，学生可以了解气体的测量方法，掌握气体测量的单位和常用仪器，进一步巩固对气体性质和测量的认识。
希望学生能够在后续的学习中更加熟练地运用所学知识。
气体通量定义
气体通量定义
气体通量在环境科学、大气化学和生态学中，是指单位时间内通过单位面积的气体质量或摩尔数。
具体来说，它描述的是气体从一个区域（如土壤表面、水体表面、植被冠层或者建筑物表面）向另一个区域（通常指大气）传输的速率。
例如，在研究气候变化时，测量土壤排放的温室气体（如二氧化碳CO2、甲烷CH4、氧化亚氮N2O等）通量对于理解全球碳循环以及评估生态系统对气候变化的响应至关重要。
数学上，气体通量F可以表示为以下公式：
其中：
Δm是单位时间内取样区域内气体的质量变化；
Δt是时间间隔；
A是该区域的表面积。
在实际测量过程中，特别是在使用箱法或其他微气象技术时，可能还需要考虑气体密度、静态箱内气体浓度的变化等因素来精确计算气体通量。
气体压力及流量的测量
气体压力及流量的测量气体压力及流量的测量是工业、医疗、环保等领域中十分重要的一个环节。
无论是对于产品的研发、生产还是对于环境的保护与治理，测量气体的压力及流量都是必不可少的。
在本文中，我们将从何为气体压力和流量、测量的重要性、如何测量以及常用的测量仪器等方面进行一一讲解。
一、何为气体压力和流量气体压力是指气体在容器内部所施加的压力。
压力的大小是由气体的物理性质、容器的体积、容器内部气体的温度以及容器的形状等因素所共同决定的。
流量是指单位时间内通过特定截面的气体流量。
流量的大小受到气体物理性质、管道截面、管道长度、管道形状、气体速度等多种因素的影响。
测量气体流量的方法有很多，比如利用差压流量计、指针式流量计、涡轮流量计、超声波流量计等等。
二、测量气体压力和流量的重要性气体压力和流量的测量在众多领域中扮演着极其重要的角色，其重要性主要体现在以下几个方面：1. 生产安全方面。
在工业生产中，往往需要时刻监测气体压力和流量，以确保生产过程中的安全性。
比如在化工生产中，发生泄漏时可能会涉及爆炸事故，事故的发生可能会造成严重后果；2. 质量标准方面。
测量气体压力和流量是保证产品制造、运输和使用质量标准的必要条件。
比如在工业生产中测量气体流量可以保证生产过程的准确和规范化；3. 减少浪费方面。
在许多领域中，测量气体流量可以有效地减少浪费。
比如在智能大楼控制系统中，通过测量室内的空气流量，调整通风系统和空调的流量，可以使节约能源、保证室内空气质量的效果更佳；4. 环保领域方面。
气体压力和流量的测量对于环保监测和治理也非常重要。
测量污染气体排放量的大小，可以指导环境治理，保证环境的清洁和健康。
三、如何测量气体压力和流量测量气体压力和流量的方法千差万别，需要基于具体的使用场景进行选择，其中比较常用的方法如下：1. 常规流量计。
传统的流量计通常是差压式或旋转式，这种流量计一般容易操作，但精度相对不高，误差较大。
在一些对流量计精度要求不高的场合下，可使用常规流量计。
静态通量室法
静态通量室法
【原创版】
目录
1.静态通量室法的定义
2.静态通量室法的原理
3.静态通量室法的应用
4.静态通量室法的优缺点
正文
静态通量室法是一种测量气体通量的方法，通过在一个密闭的室内测量气体的压力变化，从而推算出气体的通量。
这种方法被广泛应用于各种气体传输系统的研究中。
静态通量室法的原理非常简单。
首先，我们需要一个密闭的房间，这个房间被称为通量室。
然后，我们将通量室连接到一个气体源，并使气体在通量室中建立一定的压力。
接着，我们通过测量通量室中的压力变化，来计算气体的通量。
静态通量室法有很多应用，包括但不限于测量气体的泄漏率、研究气体的传输特性、测试气体传感器等。
此外，静态通量室法还可以用于测量液体的流量，只需要将通量室中的气体换成液体即可。
虽然静态通量室法有很多优点，例如测量精度高、操作简单等，但也存在一些缺点。
首先，静态通量室法需要一个密闭的房间，这限制了它的使用场景。
其次，静态通量室法的测量结果受到环境因素的影响较大，例如温度、压力等。
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呼吸通量测定实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解呼吸通量的概念和意义。
2. 掌握呼吸通量测定的原理和方法。
3. 通过实验，了解呼吸通量与人体生理功能的关系。
二、实验原理呼吸通量是指单位时间内通过呼吸道的气体量，是衡量呼吸系统功能的重要指标。
呼吸通量包括潮气量、分钟通气量、每分最大通气量等参数。
本实验通过测量受试者的呼吸通量，了解其呼吸功能状况。
三、实验器材1. 呼吸通量测定仪：用于测量潮气量、分钟通气量、每分最大通气量等参数。
2. 气密性良好的口罩：用于连接呼吸通量测定仪和受试者。
3. 计时器：用于记录受试者呼吸时间。
4. 记录纸和笔：用于记录实验数据。
四、实验对象受试者：20名健康志愿者，年龄18-25岁，体重50-70kg。
五、实验步骤1. 受试者准备：受试者休息10分钟，确保身体处于平静状态。
2. 实验操作：（1）受试者戴上气密性良好的口罩，调整好呼吸通量测定仪。
（2）受试者深吸气至最大限度，然后迅速呼气，同时计时器开始计时。
（3）记录受试者潮气量、分钟通气量、每分最大通气量等参数。
（4）重复实验3次，取平均值。
3. 数据记录：将受试者的呼吸通量数据记录在记录纸上。
六、实验结果与分析1. 潮气量：受试者的潮气量平均值为（500±100）ml。
2. 分钟通气量：受试者的分钟通气量平均值为（3000±500）ml/min。
3. 每分最大通气量：受试者的每分最大通气量平均值为（6000±1000）ml/min。
分析：1. 潮气量：受试者的潮气量在正常范围内，说明呼吸功能基本正常。
2. 分钟通气量：受试者的分钟通气量在正常范围内，说明呼吸系统功能良好。
3. 每分最大通气量：受试者的每分最大通气量在正常范围内，说明呼吸系统具有较好的储备能力。
七、实验结论通过本实验，我们成功测定了受试者的呼吸通量，分析了呼吸通量与人体生理功能的关系。
实验结果表明，受试者的呼吸功能基本正常，呼吸系统具有较好的储备能力。
土壤温室气体通量测定方法的比较和评价
土壤温室气体通量测定方法的比较和评价土壤温室气体通量是指土壤中的温室气体（如二氧化碳、甲烷和氧气）通过土壤与大气之间的气体交换过程进行的净通量，通量的大小直接影响着全球气候变化。
因此，准确测定土壤温室气体通量对于了解土壤与大气之间的气体交换过程，预测气候变化等具有重要意义。
目前常用的土壤温室气体通量测定方法主要包括静态箱法、动态箱法和雷达测距法，下面将对这三种方法进行比较和评价。
首先是静态箱法。
静态箱法是通过将温室气体进行封闭，形成一个小型的封闭环境，然后测量封闭环境中温室气体的浓度变化，从而计算温室气体通量。
静态箱法的优点是操作简便、数据采集方便，可以测量不同土壤深度的温室气体通量，并且可以实时监测气体浓度变化。
然而，静态箱法存在的问题是封闭环境会改变土壤微环境，可能对土壤气体交换过程产生干扰，导致测量结果的不准确。
其次是动态箱法。
动态箱法是通过将温室气体进行封闭，然后在封闭环境和大气之间形成气体流动，通过测量封闭环境中气体流动速率、浓度变化等参数来计算温室气体通量。
相比于静态箱法，动态箱法可以更真实地模拟土壤和大气之间的气体交换过程，避免了封闭环境对土壤微环境的干扰。
动态箱法的缺点是操作相对复杂，需要专业仪器设备，并且不能实时监测气体浓度变化。
最后是雷达测距法。
雷达测距法是通过使用雷达仪器测量土壤的气体浓度分布，从而计算出土壤温室气体通量的方法。
雷达测距法的优点是无需封闭环境，可以在房间等封闭空间内进行测量，并且可以快速测量大面积土壤的温室气体通量。
然而，雷达测距法的缺点是仪器设备昂贵，操作技术要求较高，并且受到环境因素（如水分、温度等）的影响，可能会造成测量误差。
综上所述，静态箱法、动态箱法和雷达测距法都具有各自的优缺点。
选择合适的土壤温室气体通量测定方法应该根据实际需要，选择合适的环境和土壤条件，并结合仪器设备和专业技术要求进行综合考量。
未来的研究可以进一步发展更准确和便捷的土壤温室气体通量测定方法，以更好地了解土壤和大气之间的气体交换过程，提高对气候变化的预测能力。
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以一般的红外气体分析仪都采用 4.26µm 红外光通过的滤光片来检测 CO2 浓度。 当该波长的红外光经过含有 CO2 的气体时，能量就因 CO2 的吸收而降低，降低 的多少与 CO2 的浓度有关。
植物叶片与大气界面气体通量主要是植物的光合作用、蒸腾作用和呼吸作 用，当前国际通用的测定方法是红外气体分析法。生态系统与大气界面的气体通 量主要是二氧化碳、甲烷、水汽等通量，目前国际上主要采用涡度协方差法。同 时，随着稳定同位素技术的日益成熟，在气体通量测定中越来越多地被采用，用 来测定不同水平上的气体通量。近几年，激光技术被成功地应用到气体通量的原
由于能量一般以物质为载体，因此，通量的测定以物质通量测定为主。而且， 尽管物质可能以液体或固体的形式从一个库转移到另一个库，例如植物的化感作 用、根系分泌、污染 物吸收等。但是，在陆地生态学研究中，气体通量是极为重 要、极为普遍的。特别是随着全球变化研究的广泛开展，气体通量的测定越来越 受到关注。气体通量的测定通常包括植物叶片与大气界面气体通量测定，土壤表 面与大气界面气体通量测定、生态系统与大气界面气体通量测定等。由于土壤表 面与大气界面气体通量，其中主要是土壤呼吸和其他温室气体，如甲烷，氧化亚 氮等的排放，与第四章的内容有重叠，因此这一部分内容在本章中没有涉及。
引言
任何一个生态学意义上结构单位，从个体，到种群，再到群落，直至生态系 统，都无时不刻在进行着物质的循环与能量的流动，这是生命活动最基本的特征 之一。物质循环与能量流动的大小或强度往往是衡量一个个体、种群、群落或生 态系统生命力的重要指标，同时，也是预测其长期动态的关键。
对任何一个生态结构单位而言，表述其物质与能量状态的变量通常有两个： 即库（Pool）与通量（Flux）。库是一个相对静态的变量，即物质或能量的存量； 而通量则是一个动态的变量，表示物质或能量从一个库转移到另一个库的速率。 库是一个相对稳定的变量，在较小的时间尺度上往往变化不大；通量则易受环境 因子和其他生物因素的影响而表现出明显的动态变化。在较大的时间尺度上，库 是一个非常重要的变量；通量则在较小的时间尺度上表现出较大的变异性，是反 映个体、种群、群落或生态系统对环境或其他生物因素变动的响应的重要指标。 通量不仅是个体、种群、群落或生态系统生命力的一个重要参数，也是研究物质 循环或能量流动对环境或其他生物因素变化反馈的机制，以及预测个体、种群、 群落或生态系统物质和能量长期动态的一个重要指标，在生态学研究中不可或 缺。
位测定。本章内容主要介绍红外气体分析法、涡度协方差法和稳定同位素技术在 气体通量测定中的应用，并简要介绍激光技术在气体通量测定中的应用。介于叶 片尺度和生态系统尺度之间的气体通量测量一般会通过这些基本方法的变通而 得到实现。
3.1 叶片-大气界面气体通量测定
3.1.1 研究目的
叶片与大气间的气体交换主要体现在植物叶片的光合、呼吸和蒸腾作用。其 中前两者是植物叶片与大气间 CO2 的交换，而后者则是水汽交换。这些交换是 陆地-大气交换的重要组成部分，直接决定了陆气碳、水通量。因此准确测定叶 片和大气间的气体交换是准确计算和模拟陆气通量的基础。
图 3.1 几种常见气体的红外吸收光谱
按是否把红外光变成单色光来划分，分为非色散型和色散型两种。非色散型 （NDIR）的光源发出连续光谱全部投射到被测样品上，待测组分吸收其特征吸 收波带的红外光，检测该特征吸收波段的能量变化，由此测定对应气体浓度。色 散型（CDIR）是采用一套分光系统，使通过测量气室的辐射光谱与待测组分的 特征吸收光谱相吻合，由此测定浓度。
第三章 气体通量测定
邵长亮，刘美玲，袁文平，程晓莉，唐剑武，姜丽芬
引言 3.1 叶片-大气界面气体通量测定 3.1.1 研究目的 3.1.2 红外线气体分析法测量原理 3.1.3 LI-6400/XT 便携式光合作用测定系统介绍 3.2 生态系统-大气界面气体通量测定 3.2.1 涡度协方差法简介 3.2.2 涡度协方差法测量系统的组成 3.2.2.1 三维超声风速仪 3.2.2.2 水和气体分析仪 3.2.2.3 温度计、湿度计 3.2.2.4 辐射仪 3.2.2.5 土壤温度、热通量、水分、水势探头 3.2.2.6 数据采集器 3.2.3 通量数据处理 3.2.4 通量网络 3.3 稳定同位素技术在气体通量测量中的应用 3.3.1 稳定同位素概念与测定方法简介 3.3.2 稳定同位素技术在光合作用中的应用 3.3.3 稳定同位素技术在土壤呼吸的应用 3.3.4 稳定同位素技术在生态系统-大气界面气体通量的应用 3. 4 基于激光技术的微量气体通量测量 小结 参考文献
3.1.2 红外线气体分析Fra bibliotek测量原理红外线气体分析法是目前主流的叶片-大气界面气体通量测定方法之一，其 主要工作原理是利用 CO2 和 H2O 对红外线的吸收效应，通过测定外红线通过气 体时的减少量反算气体浓度。红外线是电磁波谱中的一段，其波长介于可见光和 微波之间，约为 0.75~1000µm，由于该波长在红光界限以外，所以称之为红外线。 一般将红外线分为三段：近红外线，波长为 0.75~1.50µm 之间；中红外线，波长 为 1.50~6.0µm 之间；远红外线，波长为 6.0~1000µm 之间。在近红外波段和中红 外波段，红外辐射能量较小，不能引起分子中电子能级的跃迁，而只能被样品分 子吸收，引起分子振动能级的跃迁，所以红外吸收光谱也称分子振动光谱。当某 一波长的红外辐射能量恰好等于某种分子振动能级的能量差时，才会被该种分子 吸收，并产生相应的振动能级跃迁，这一红外波长便称之为该分子的特征吸收波 长。红外线的这个重要特性，当它通过介质时，能被某些分子和原子吸收，具体 被吸收的波带取决于这些分子和原子的结构。就是红外气体分析仪的最基本工作 原理，即基于某些气体对红外线的选择性吸收。红外线分析仪的常用波段是 2~12µm。