目前國際間以渦流協變性系統(ECs系統)相關方法進行通量觀測,過去對于甲烷通量研究大部分是利用Chamber法進行甲烷濃度的量測,并進而求得甲烷通量。本研究目的在于利用Cavity-enhanced laser absorbtion技術所設計的快速甲烷分析儀搭派渦流協變性系統直接量測水稻田內甲烷之通量變化方法之建立,由于此項儀器可以連續性高頻率分析採樣氣體,對于以往方法無法進一步了解短時間甲烷通量的變化的情況,有直接的改變,并可搭配土壤及氣象資料,即時的了解到甲烷通量與大氣跟植物間收支動態變化行為。
本研究場址為臺中縣霧峰農業試驗所中的水稻田,由于附近并無太多的建筑物干擾風的行進,可對于干擾渦流協變性系統的因素減低到最少,實驗觀測期間為2009年4月28日至2009年6月5日止,實際實驗天數約25天。觀測期間水稻田生長狀況從一開始的半成熟期(未結穗)到結穗收割,水稻田土壤表面長時間被水覆蓋,對于甲烷生成提供一個良好的厭氧環境。在霧峰農試所架設渦流協變性系統(EC系統)、氣象因子觀測儀器、甲烷快速分析儀進行觀測。
在氣象觀測結果顯示,平均垂直風速、與摩擦風速其范圍約在-0.3~0.1ms-1及0.03~0.4ms-1,而在大氣溫度則為23~31℃。另外在土壤溫度則有明顯的日夜變化,其范圍約在20~30℃左右;而在土壤含水率部分,由于水稻田持續的在灌溉,所觀測到的土壤含水率也都在40%以上。對于甲烷濃度,從觀測資料可看出在實驗期間甲烷濃度有明顯的日夜變化,其甲烷濃度值在中午會達最低,約為1.9ppm;而在夜晚接近清晨則會產生最大值2.08ppm,另外,也將觀測到的甲烷濃度與附近環保署大里測站作一比較,發現日夜變化之趨勢相近。在甲烷通量部分,甲烷通量訊號 并不明顯,唯一在小時平均值上,可看出甲烷通量稍微有日夜變化,其范圍約在-0.13~0.11 μg m-2 s-1間。在此次實驗中,造成甲烷通量訊號不明顯的原因推測可能為:初始延遲時間設定出現誤差,以及儀器經清理過后,無法維持良好的精確度使得產生過大的雜訊讓甲烷通量不明顯。
化學小常識:
甲烷氣體理化性質:無色無臭易燃氣體。微溶于水,溶于乙醇、乙醚、苯、甲苯等。相對蒸氣密度(空氣=1):0.6,飽和蒸氣壓(kPa):53.32(-168.8℃)。
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