Convert ppm to respiration

更新于2025年3月28日

1 浓度变化速率

ppm定义:一百万体积的空气中所含气体的体积数(体积浓度表示法)

通常公式中最常见的项dcdt,即浓度变化速率。直白地,其单位为ppm h1。根据ppm定义,其可以改写为μmol mol1 h1,即单位时间每摩尔的空气中,目标气体浓度变化了多少微摩尔。

所以下一步须知:培养瓶顶空体积中空气的数量(有多少摩尔空气)

2 顶空空气物质的量

2.1 气体密度

PV=nRT

标况下,有:P0Vm=RT0

各项单位分别为

  • P,kPa;标准大气压为101.325
  • V,L;标况下,气体摩尔体积为22.4
  • n,mol
  • T,K;273.15

根据上式,计算培养瓶的气体密度

ρ (molL1)=nV=PRTρ2 (molm3)=PRT×103=P[Pa]RT 气体密度随压强和温度而变,但往往都忽略压强的变化,所以这里也做简化,将P当作P0看待。

则有:

ρ=nV=RT0VmRT=T022.4×T

2.2 气体摩尔数

上述气体密度,乘以顶空体积V(L),得到顶空气体摩尔数

n=ρV=T0V22.4×T

3 呼吸速率计算

3.1 培养瓶

F (μmol g1soil h1 )=dcdt×n×1m=dcdt×ρV×1m=dcdt×T0V22.4×T×1m

3.2 静态箱

F (μmol m2 h1)=dcdt×n×1A=dcdt×ρ2V×1A=dcdt×P[Pa]RT×VA=dcdt×P[Pa]RT×H


2023年2月

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。

4 土壤呼吸速率的计算

ppm单位换算_ppm换算成mg/m3

经仪器测得,时间段t内CO2的浓度增加了dc ppm。培养瓶的顶空体积为V (L),培养的样品质量为m。如何计算这段时间的土壤呼吸速率?

C=1 ppm=1106=1 μL1 L

以上,1ppm,即1µL/L指代的是:单位体积(1L)的空气中,目标气体体积为1µL。

假设培养后气体浓度变化了dc (ppm),培养瓶顶空的体积为V (L),那么在这段时间

  1. 培养瓶中目标气体的体积改变了多少?

ΔV=ΔC×V=dc (μL L1)×V(L)=dcV (μL)

  1. 由于n=VVm=V22.4, 可计算出培养瓶中气体,物质的量变化了:

n=ΔV22.4=dcV (µL)22.4 (L/mol)[μmol]

  1. 最后计算单位时间、单位土壤,土壤呼吸速率,其中培养时间单位h,土样质量单位g。

Rs (μmol g1 soil h1)=ndt×msoil=dcdtV22.41msoil