一、固碳釋氧定義

固碳（Garbon sequestration）,也叫碳封存，指以捕獲碳并安全封存的方式來(lái)取代直接向大氣中排放 CO₂的過(guò)。釋氧(Oxygen Release)指某物質(zhì)經(jīng)過(guò)復雜的化學(xué)變化釋放出O₂的過(guò)程。對于綠色植物，固碳釋氧指在可見(jiàn)光的照射下，利用葉綠素等光合色素，將CO₂和H₂O轉化為能夠儲存的有機物并釋放出O₂，維持空氣中的碳氧平衡的生化過(guò)程。

二、研究意義

空氣是人類(lèi)生存所必要的物質(zhì)，是重要的外環(huán)境因素之一。由于人類(lèi)的活動(dòng)頻繁，煤、石油、天然氣等消耗量激增,大氣中 CO₂含量不斷增加。在過(guò)去的100年中CO₂含量由295ul/L增加到320ul/L，引起大氣升溫，產(chǎn)生熱島效應，形成上空逆溫層，加劇了空氣的污染。有研究表明當空氣中 CO₂，濃度達到0.05% 時(shí),人的呼吸受到影響；當含量達到0.2%-0.6%時(shí)更加危害人體健康。綠色植物通過(guò)光合作用吸收 CO₂和放出O₂。這對于保持空氣中 CO₂和O₂的濃度，緩解或消除局部缺氧，改善局部地區空氣質(zhì)量，調節大氣碳氧平衡顯得尤為重要。因此，開(kāi)展植物固碳釋氧研究，不僅能夠探索植物光合作用的生理機能，而且可為生態(tài)環(huán)境改善、綠地規劃設計等提供重要依據。

三、研究現狀

植物固碳釋氧的研究始于20 世紀六七十年代，近十幾年才被人們所重視。我國對植物固碳放氧的研究起步較晚，進(jìn)入20世紀90年代后，林植物固碳放的研究才有了發(fā)展，逐漸取得一定的研究成果。

20世紀70年代以來(lái)，綠化植物的生態(tài)效益研究得到廣泛的發(fā)展，研究?jì)热萆婕敖禍卦鰸?、吸?CO₂及有害氣體、釋放O₂，抗污、滯塵、殺菌和減低環(huán)境噪音等。目前的研究又有了新的進(jìn)展，已從植物個(gè)體、群體的生態(tài)效益以及植物生態(tài)效益的生理機理等發(fā)展到定量研究這種作用與綠地定額的關(guān)系。在研究大氣污染方面，不但研究植物對污染物的凈化能力，而且較全面地分析植物葉片污染物含量的積累途徑以監測大氣污染的程度和評價(jià)大氣環(huán)境質(zhì)量。研究表明，當綠化覆蓋率達到30%以上時(shí)，CO₂的瞬時(shí)質(zhì)量濃度呈直線(xiàn)有規律的下降；當綠化覆蓋率達到50%時(shí)，空氣中的CO₂保持在正常質(zhì)量濃度320 mg/kg。每公傾公園綠地每天可吸收C0₂ 900 kg，可產(chǎn)生 O₂600 kg。

植物吸收CO₂和釋放O₂是其最基礎的生態(tài)功能。碳平衡效應的研究方法是測定植物的凈光合速率來(lái)確定碳氧平衡效應的差異，再與一定范圍內該植物的綠量相乘，得到一種植物在一定范圍內的效益值。有研究表明，不同的植物因生理特性不同，同化CO₂和釋放O₂的能力亦有差異；即使同一樹(shù)種，在不同的生長(cháng)季節也有顯著(zhù)的差異，生物量越大的植物光合能力越強，周碳釋氧量則越高，表現為喬木 >灌木>草本?？紤]到環(huán)境因素和物種自身的差異，這一規律還需進(jìn)一步驗證。從季節來(lái)看，植物固碳釋氧能力表現為夏季 >秋季>春季，主要是由于夏季溫度升高時(shí)，植物對光能的利用率或高，光合作用增強。

四、研究方法

4.1適用產(chǎn)品

根據工況情況，M-3000C是對空間氣體連續自動(dòng)監測，系統測量出高精度CO₂和高精度CH₄， 采用紅外分析儀與 GC-FID工業(yè)在線(xiàn)氣相色譜［分析儀選型：M-6500紅外分析儀、M-6900在線(xiàn)色譜分析儀（VOCI閥+色譜柱FID檢測器）］。

M-3000C氣體在線(xiàn)連續監測系統，由采樣系統、樣品預處理系統、運行保障系統、在線(xiàn)監測系統等組成，該系統具有維護標定、故障診斷/報警功能，并配有工控機，可以連接業(yè)主的電腦，無(wú)線(xiàn)傳輸到客戶(hù)遠端顯示器等，并上傳上級領(lǐng)導部門(mén)。

4.2產(chǎn)品概述

通過(guò)該氣體自動(dòng)監測系統獲取培養箱內的CO2、O2、CH4氣體的濃度變化的觀(guān)測數據，進(jìn)一步掌握氣體濃度動(dòng)態(tài)變化，為建立氣體濃度變化數據庫及排放源和吸收匯估算、比較、驗證評估系統奠定基礎，為有效評估固碳提供科技支撐?？梢砸劳袑W(xué)校的的物聯(lián)監測網(wǎng)，建立氣體監測體系。

本項目通過(guò)監測要素，分別為二氧化碳、甲烷氣體監測，實(shí)現從在線(xiàn)監測、分析、標校，到觀(guān)測氣體數據規范統一 數據管理、數值模式分析以及業(yè)務(wù)化服務(wù)的一體化專(zhuān)業(yè)平臺。

氣體在線(xiàn)監測系統的建設，即：儀器分析系統、配套系統（在線(xiàn)進(jìn)氣系統，樣氣選擇與控制系統，標定模塊）、氣體數據評估系統和在線(xiàn)監測系統。

M-3000C氣體自動(dòng)監測系統，從培養箱內采樣口采集植物釋放中的氣體，通過(guò)采樣探頭、樣氣傳輸單元、預處理單元，送至紅外分析儀及GC-FID檢測單元。從而檢測出氣態(tài)污染物的濃度，并在控制單元的控制下進(jìn)行校準功能。

產(chǎn)品正常運行的狀態(tài)為：

A、在綠色植物生長(cháng)階段，先分析監測CO2與O2的濃度：樣氣首先由采樣探頭吸入工藝管道內采出，通過(guò)三通閥等進(jìn)入分析柜，先一路進(jìn)入紅外分析儀進(jìn)行測量CO2與O2的濃度，分析后的氣體再循環(huán)排到培養箱內，保持培養箱內的氣體組分不變；

B、在植物死亡階段，通過(guò)閥門(mén)的切換，另一路氣體進(jìn)入色譜儀的十通注射閥注入色譜柱進(jìn)行分離，后送入FID檢測器檢測，檢測的信號通過(guò)分析儀器工作站軟件分析后，以數據的形式在工控機顯示CH4的數值，分析儀器測量后氣體進(jìn)入再排到培養箱內，保持氣體組分不變。

4.3特點(diǎn)及優(yōu)勢

高精度CH4的測量：系統氫氣、空氣流量全部采用電子流量控制，不受環(huán)境壓力、溫度變化影響，讀數準確可靠；柱箱控制精度優(yōu)于±0.05℃，可編程的3階線(xiàn)性升溫，重現性好。 FID檢測器具有自動(dòng)點(diǎn)火功能，火焰熄滅后自動(dòng)切斷氫氣，具有氫氣泄漏監測和保護系統，安全可靠；超溫自動(dòng)保護功能，免于器件的損壞。

高精度CO2的測量：系統允許氣體模塊的零點(diǎn)和跨度等校準操作，內部循環(huán)式散熱和保溫結構，恒溫控制設計，用戶(hù)可以通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )（GSM/4G/5G）或局域網(wǎng)(有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn))實(shí)現遠程控制及故障診斷。模塊化設計采用模塊化設計，方便維護以及組合。體積小巧體積小巧，占地少，便于運輸與安裝，低耗能。

五、結論

目前，植物固碳釋氧方面的研究已經(jīng)取得一定的成果,但是研究重點(diǎn)集中于喬木、灌木等園林植物，針對草本植物和半灌木研究較少，特別是在自然環(huán)境中生長(cháng)的野生植物資源就鮮有報道。我國作為植物資源大國有著(zhù)豐富的植物資源和多樣的生態(tài)環(huán)境，所以有必要開(kāi)展野生植物固碳釋氧方面的研究。