Convert ppm to respiration
刚进实验室那会儿为了解决这个问题就费了一番周折,跟师姐。我以为我搞懂了。我觉得是一个非常重要的问题,理解却捉襟见肘,经不起细究。
在草纸上重复写着分式和推导过程,写了一天。更困惑了
和姜师兄讨论用另一条思路讲的,虽然讲的磕磕绊绊,但明显更容易理解。第一条思路绕来绕去,实在看不下去了,一点都不简洁和顺畅。
哈尔滨的妖风,和兴路的拥堵,还有让楠姐期待的“有滋有味小菜馆”……
终于理出了思路,终于解决了。
土壤呼吸速率的计算
经仪器测得,时间段t内CO2的浓度增加了a ppm。培养瓶的顶空体积为V (mL),培养的样品质量为m。如何计算这段时间的土壤呼吸速率?
体积浓度表示法:一百万体积的空气中所含气体的体积数,即ppm;那么:
\[C = 1 \ ppm = \frac{1}{10^6} = \frac{1cm^3}{1m^3} = \frac{1\ \mu\text{L}}{1\ \text{L}} = \frac{10^{-6}\ \text{mL}}{1\ \text{mL}}\]
以上,1ppm,即\(10^{-6}\)mL/mL指代的是:单位体积(1mL)中的气体体积为\(10^{-6}\)mL。
- 假设培养后气体浓度变化了a (ppm),培养瓶顶空的体积为\(V\) (mL),那么在这段时间,培养瓶中气体体积改变了多少?:
\[\Delta V = \Delta C \times V = a \ ppm \times V = 10^{-6}aV \ (\text{mL})\]
- 由于\(n = \frac{V}{V_m} = \frac{V}{22.4}\), 可计算出培养瓶中气体,物质的量变化了:
\[n = \frac{\Delta V }{22.4} = \frac{\Delta C \times V }{22.4} = \frac{a \ ppm \times V }{22.4} = \frac{10^{-6}a V \ (\text{mL})}{22.4\ (\text{L/mol})}\left[\text{m mol}\right]\]
- 物质的量乘以摩尔质量,可得到培养瓶中气体质量的变化:
\[m = n \times M = \frac{\Delta V}{22.4}\times M = \frac{\Delta C \times V \times M}{22.4} = \frac{10^{-6} aVM}{22.4}(\text{mg})\]
- 最后计算单位时间、单位土壤,土壤呼吸排出了多少质量的气体?,其中培养时间单位h,土样质量单位g。
\[R_s\ (\text{mg g soil}^{-1}\ \text{h}^{-1}) = \frac{m}{t \times m_\text{soil} } = \frac{n \times M}{t \times m_\text{soil}} = \frac{10^{-6} \times \Delta C\times V \times M}{22.4 \times t \times m_\text{soil}} = \frac{1}{10^6}\frac{\Delta C}{t} \frac{V}{22.4} \frac{M}{m_\text{soil}}\]