我校科研團(tuán)隊(duì)在水-氣快速平衡技術(shù)研發(fā)上取得突破性進(jìn)展

迄今為止，水體中溶解的絕大多數(shù)氣體仍不能被直接檢測(cè)，學(xué)術(shù)界因而不得不使用頂空平衡技術(shù)來(lái)分離水中的溶解氣體，通過氣相色譜儀或其他類似儀器檢測(cè)頂空氣相中待測(cè)氣體的濃度，并利用亨利定律計(jì)算水體中的溶解氣體濃度。這種方法存在十分繁瑣、耗時(shí)、成本高且存在人為操作，可能引起較大誤差的弊端。最近，由我校水利與環(huán)境學(xué)院專家和德國(guó)科學(xué)家聯(lián)合研發(fā)的快速水-氣平衡裝置突破了現(xiàn)有技術(shù)的短板，極大地提高了科研工作者的效率(數(shù)量級(jí)的提高)和檢測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定性。

7月30日，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在《水文學(xué)及地球系統(tǒng)科學(xué)》(Hydrology and Earth System Sciences)上發(fā)表題為《一種用于原位連續(xù)測(cè)量水中溶解甲烷和二氧化碳的快速水-氣平衡裝置》(“A Fast-Response Automated Gas Equilibrator (FaRAGE) for continuous in situ measurement of CH4and CO2dissolved in water”)的論文，系統(tǒng)介紹了裝置的原理、結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證過程以及野外測(cè)試情況。新的水-氣平衡裝置研發(fā)過程中充分吸收和利用了前人技術(shù)的積極成果，融入了諸多創(chuàng)新性單元，產(chǎn)品具有制作簡(jiǎn)單、成本低、抗堵塞、維護(hù)方便、重現(xiàn)性好和響應(yīng)時(shí)間極短等優(yōu)勢(shì)。對(duì)甲烷而言該裝置由低濃度至高濃度的響應(yīng)時(shí)間僅需12秒，由高濃度向低濃度的時(shí)間約15秒；若以增加響應(yīng)時(shí)間(16秒)為代價(jià)，可使平衡率高達(dá)到91.8%。當(dāng)該裝置與Picarro溫室氣體分析儀聯(lián)合使用時(shí)，對(duì)溶存CH4和CO2濃度的測(cè)量范圍為10-9～10-3mol/L，測(cè)量極限可達(dá)10-10mol/L。

在中德密切合作過程中，我校水利與環(huán)境學(xué)院肖尚斌教授提出初始構(gòu)思并制作了第一代原型；劉流博士(碩士階段師從劉德富教授，現(xiàn)在德國(guó)萊布尼茨淡水生態(tài)和內(nèi)陸漁業(yè)研究所Leibniz Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries從事博士后研究)對(duì)原型進(jìn)行了改進(jìn)并開展了大量實(shí)驗(yàn)測(cè)試；來(lái)自德國(guó)科布倫茨-蘭道(Koblenz-Landau)大學(xué)和萊布尼茨淡水生態(tài)和內(nèi)陸漁業(yè)研究所的另外3位科學(xué)家也從不同角度做出了貢獻(xiàn)。該裝置理論上可用于其他化學(xué)和生物化學(xué)性質(zhì)并非強(qiáng)烈活潑的氣體，具有廣泛的應(yīng)用前景。