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  生物降解動(dòng)態(tài)呼吸儀可精確檢測土壤,、水、大氣氣體,、植物,、堆肥和可生物降解廢物等樣品的耗氧、二氧化碳產(chǎn)量和產(chǎn)熱量等,，是目前基于呼吸計(jì)法（Respirometry）測量堆肥,、無土栽培生長基質(zhì)穩(wěn)定性,、廢物材料生物降解性，評(píng)估現(xiàn)有和新生長培養(yǎng)基原材料及其在混合物中的相互作用的最合適工具（Thomas J. Aspray et al., 2015,；Newman, S et al., 2023）,。

  該系統(tǒng)主要由高端的呼吸代謝氣體分析儀（氧氣、二氧化碳,、水汽,、備選甲烷等）、8-16通道（或更多通道）的多功能氣路切換器與高量程氣流分流器,、高精度氣流發(fā)生控制器,、干燥器、數(shù)據(jù)采集器,、專業(yè)版軟件等組成,，可選配溫控箱、電導(dǎo)率測量儀,、離子化學(xué)分析儀等,。

系統(tǒng)特點(diǎn)

• 英國堆肥行業(yè)使用的“真正的動(dòng)態(tài)”呼吸測試儀DR4（Thomas J. Aspray et al., 2015），空氣擴(kuò)散到樣品提供足夠的氧氣而非ORG0020僅通過腔室頂部空間,。
• 曝氣速率可自定義調(diào)節(jié),，為相對(duì)高活性/低穩(wěn)定性的樣品提供足夠的曝氣。
• 源自標(biāo)準(zhǔn)方法的呼吸測定技術(shù),，高精度高分辨率,，可鑒定不同生長培養(yǎng)基之間微生物穩(wěn)定性的差異
• 全自動(dòng)化，可選配標(biāo)準(zhǔn)8通道,、16通道,，或擴(kuò)展更多通道
• 可根據(jù)測試樣品量選擇不同大小和材質(zhì)的呼吸室，兼容性和擴(kuò)展性強(qiáng)

應(yīng)用方向

• 無土栽培,、植物工廠,、植物表型
• 堆肥、生長基質(zhì)穩(wěn)定性測試研究,、植物營養(yǎng)
• 土壤呼吸,、土壤碳通量及土壤動(dòng)物呼吸代謝
• 農(nóng)業(yè)、園藝,、草坪種植者,、園林綠化、土壤攪拌和土地修復(fù),、環(huán)境保護(hù)
• 生物降解基礎(chǔ)研究,、飼料發(fā)酵、生物基材料生產(chǎn)企業(yè)自檢及配方優(yōu)化等

技術(shù)指標(biāo)

1. 氧氣分析測量儀：燃料電池原理氧氣傳感器，溫度,、壓力補(bǔ)償,； 量程0-100%（用戶可自定義設(shè)置5個(gè)級(jí)別），精度0.1%（O2濃度2-100%時(shí)）,；分辨率0.0001%O2,，漂移< 0.01%每小時(shí)（溫度恒定情況下）；響應(yīng)時(shí)間小于7秒,；24小時(shí)漂移低于0.01％,；
2. 二氧化碳分析測量儀：雙波長無色散紅外氣體分析器，量程0-5%（用戶可自定義設(shè)置9個(gè)級(jí)別,，可定制其他量程）,；精度為讀數(shù)的1%，分辨率0.0001%（1ppm）,；漂移<0.001%每小時(shí)（溫度恒定情況下）,；響應(yīng)時(shí)間小于0.5秒；24小時(shí)漂移低于0.002％,；20分鐘噪音< 1 ppm RMS,；
3. RH-300水汽測量儀（備選）：薄膜電容原理，量程0-100%RH,，精度1%,，分辨率0.001%RH；露點(diǎn)溫度量程-40到40℃,，精度0.5℃,，分辨率0.002℃；水蒸氣密度量程0-10ug/ml,，分辨率0.0001ug/ml,；水汽壓量程0-20000Pa，分辨率0.01Pa（0-1000Pa時(shí)）,；漂移<0.01%RH每小時(shí)（溫度恒定情況下）,；
4. 甲烷分析測量儀（備選）：雙波長紅外技術(shù)，氣壓補(bǔ)償,，測量范圍0-10%,；可選配高靈敏度激光氣體檢測甲烷分析儀，分辨率1ppm,；精確度1%,；適用氣流5-2000ml/分鐘,；噪音小于3ppm,，漂移低于0.002%每小時(shí)（溫度恒定情況下）；溫度測量精度0.2℃，分辨率0.001℃,；大氣壓測量分辨率0.0001kPa,，精度為讀數(shù)的1%；
5. 氣路轉(zhuǎn)換器：8個(gè)氣路通道（包括一個(gè)Baseline通道）自動(dòng)切換或手動(dòng)切換均支持,；可多臺(tái)組合成16通道或24通道,；反應(yīng)時(shí)間<50毫秒；支持push或pull兩種氣流方向,；支持stop ?ow或?ow-through兩種氣路切換模式,；
6. 氣流分流控制器：流速范圍0-2000毫升/分鐘或0-5000毫升/分鐘，分辨率1毫升/分鐘,，自動(dòng)補(bǔ)償溫度和壓力,，并產(chǎn)生 STP 流速，精度2%,；

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：12個(gè)信號(hào)輸入通道,，其中8個(gè)模擬輸入通道可以測量-5.12V到+5.12V的電壓信號(hào)，16bits數(shù)模轉(zhuǎn)換,；4個(gè)溫度輸入專用通道專門連接溫度傳感器,，溫度測量范圍-5到60℃；2個(gè)模擬信號(hào)輸出通道,，0-5V,，12位分辨率；1個(gè)16bits計(jì)數(shù)器,；

7. 標(biāo)配500毫升玻璃呼吸室,，可選擇其它材質(zhì)或定制體積的呼吸室等。

應(yīng)用案例

• 英國開放大學(xué)科研人員使用SSI呼吸代謝系統(tǒng)構(gòu)建的堆肥生物降解動(dòng)態(tài)呼吸儀測量五種無土栽培生長基質(zhì)（分別為厭氧沼渣纖維AD,、樹皮BC,、椰殼纖維CR、木纖維WF和綠色堆肥GC）在有氧條件下單一材料的微生物活性,、水分對(duì)測試的影響,、添加營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)測試的影響、以及不同生長基質(zhì)混合的交互作用影響等,，研究結(jié)果發(fā)表在2023年的國際《Horticulturae 》雜志,。

    呼吸儀示意圖（引自Newman, S et al. Using Respirometry to Investigate Biological Stability of Growing Media in Aerobic Conditions. Horticulturae, 2023）

單一生長基質(zhì)材料的CO2產(chǎn)量，CO2的產(chǎn)生速率（a）,；累積CO2產(chǎn)量（c）; (b)和(d)為水平曲線之間數(shù)據(jù)的可視化放大圖

  研究結(jié)果,，該動(dòng)態(tài)呼吸測定法是評(píng)估現(xiàn)有和新生長培養(yǎng)基原材料及其在混合物中的相互作用的合適工具。使用源自標(biāo)準(zhǔn)方法的呼吸測定技術(shù),，成功鑒定了不同生長培養(yǎng)基之間微生物穩(wěn)定性的差異,。此外,，通過模擬真實(shí)可復(fù)制的條件，該技術(shù)可以通過添加額外微生物或其它要素生產(chǎn)新的生長基培養(yǎng)物,。

參考文獻(xiàn)

Thomas J. Aspray et al., Static, dynamic and inoculum augmented respiration based test assessment for determining in-vessel compost stability,Waste Management,Volume 42,2015,Pages 3-9,ISSN 0956-053X, https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.04.027.

Newman, S.; Alexander, P.; Bragg, N.; Howell, G. Using Respirometry to Investigate Biological Stability of Growing Media in Aerobic Conditions. Horticulturae 2023, 9, 1258. https://doi.org/10.3390/horticulturae9121258