土壤活性氮氧化物通量观测系统

一、观测应用

氮氧化物(NO_X = NO+NO₂)和亚硝酸(HONO)在大气化学中发挥着重要作用，因为它们参与了羟基自由基(OH)和臭氧(O₃)的形成。尽管HONO在白天迅速光解，根据科学家实地观察表明，仍有大量未知的HONO持续释放。实验室研究表明，土壤的直接排放是白天HONO的一个重要来源。

 HONO土壤释放的主要机制是(a)氨氧化细菌的直接释放；(b)亚硝酸盐离子的酸碱平衡；(c)吸附和解吸的动态过程，以及(d)羟胺与水在土壤表面的反应。这些机制表明土壤释放出大量HONO。

研究表明，施用氮肥增加了土壤HONO的排放。随着氮肥的过量施用，土壤NO排放的增加也会导致HONO排放的增加。目前，关于HONO从土壤中排放的研究很少。同时测量HONO和NO_X在土壤与大气之间的交换通量，对于研究它们在大气化学和氮循环中的作用具有重要意义。SoilGAS土壤活性氮氧化物通量观测系统实时测量HONO、NOx排放通量，将有助于研究农田生态系统氮循环对臭氧、气溶胶和气候的影响。

二、系统组成

SoilGAS 土壤活性氮氧化物通量观测系统由HONO NO监测仪和自动升降自动箱iChamber组成，实现在线、HONO通量和NOx通量同步观测。

    iChamber 群落自动箱是澳作公司拥有自主知识产权、自主研发、国内生产的产品，集六项设计于一体，无框架、无立柱设计，高度随植物生长可调、面积可达1平米、高度2米。即可用于土壤排放测量，也可用作生态系统净碳氮交换量在线测量。

iChamber与痕量气体分析仪组成的土壤活性氮氧化物通量观测系统可以同时测量地表土壤排放的HONO/N₂O/NO/CH₄的通量观测数据。如果需要测量NO₂，可以加入CAPS技术原理的NO2分析仪同步测量。

三、技术特点

土壤活性氮氧化物通量观测系统实现了在线测量土壤粘性气体的排放通量，技术特点如下：

1、iChamber自动箱自动升降、自动关闭盖子，降低对HONO NOx排放的扰动

传统的静态箱长时间覆盖在土壤表面会导致箱内温度的升高，导致箱内生态学特性的改变，会直接影响HONO通量和NO_X通量，经过改良到了可以控制自动开合的动态箱。

iChamber是一种新概念的全自动的动态箱，传统的动态箱尽管顶盖或侧面在不测量的时候可以开启，但是在测量样方上仍然有侧面或顶部的遮挡，挡风，挡光，使测量样方与自然环境有一定的差异。iChamber的推出，*消除了这样的差异。

iChamber自动箱采用柔软带骨架可以折叠可伸缩的外罩材料，放在测量样地上，在定时测量时伸缩罩自动上升，上升到预定高度（0.5米）再关闭盖板，形成一个土壤表面的密闭空间，同时在循环泵的驱动下，iChamber内部气体被输送到ARI分析仪，精确测量iChamber内部HONO，NO_X气体浓度变化，根据样地面积（0.1平米）计算HONO通量和NO_X通量。

2、多点/多物种HONO/N₂O/NO/CH₄和NO₂排放通量观测试验可以采用多点iChamber与一台分析仪组合模式实现同步测量能力，气路切换由ARI主机的操控软件TDLWintel自动控制，按时间顺序自动顺序采集多个自动箱内气体样本，送回主机检测腔内实时测量采样，同时控制自动箱密封盖的开启/关闭的动作。

3、自动箱子面积不同

   野外测量样地的植物多样性特点，如草本植物、木本植物、灌木植物等等，其本身的高度，枝冠的面积都不尽相同，因此需要自动箱的尺寸有相应的适应性，iChamber具备三种规格以满足多种类植被样地的测量需求。

四、技术指标

土壤活性氮氧化物通量观测系统技术指标如下：