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Gasmonitoring

Mit unseren Gasmonitoringsystemen ermöglichen wir die kontinuierliche Überwachung und Messung der Konzentration von gasförmigen Substanzen im Boden, in der Luft oder in anderen Umgebungen. Voraussetzung für die Analyse der Gase ist die Erfassung dieser Gase, um sie einem Analysegerät zuführen zu können. Einen Schwerpunkt setzen wir dabei auf die Erfassung bodenbürtiger Gase und den Gasaustausch zwischen Boden, Pflanze und Atmosphäre.

Unsere Produkte

Wissenswertes zu bodenbürtigen Gasen

Bodenbürtige Gase spielen eine entscheidende Rolle im globalen Klimasystem und umfassen unter anderem Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Distickstoffoxid (N2O). Diese Gase entstehen durch zahlreiche, komplexe und nichtlineare biologische, chemische und ökologische Prozesse im Boden. Die Freisetzung dieser Gase kann wertvolle Informationen über Bodenprozesse, die Gesundheit des Ökosystems und den Einfluss menschlicher Aktivitäten liefern.

Durch präzise Messungen und Analysen von bodenbürtigen Gasen können Wissenschaftler die Dynamik des Kohlenstoff- und Stickstoffkreislaufs besser verstehen. Beispielsweise gibt die Messung der CO2-Freisetzung aus dem Boden in die Atmosphäre Aufschluss über die Bodenrespiration. Dieser Prozess wird durch die Aktivität von Mikroorganismen und Pflanzenwurzeln im Boden angetrieben, die organische Substanzen abbauen. Vergleichende Untersuchungen zwischen verschiedenen Bodensubstraten, Pflanzenbeständen und Klimaten können dazu beitragen, Maßnahmen zur Reduktion der Treibhausgasemissionen zu entwickeln.

Die Erfassung solcher Gasflüsse kann sowohl im Freiland als auch experimentell im Labor erfolgen. Unsere Produkte für das Gasmonitoring ermöglichen präzise Messungen bodenbürtiger Gase und bieten wertvolle Daten für ökologische und klimatische Studien

Produkt-Flyer ansehen

Erfassung der Gasflüsse im Freiland mit Gasmesshauben

Typen von Gasmesshauben

Die Erfassung von Gasflüssen kann auf verschiedene Arten geschehen. Als Referenzmethode haben sich Gasmesshauben bewährt, welche entweder einen kontrollierten Gradienten erzeugen (offene Systeme) oder aber die den Austausch mit der freien Atmosphäre über eine kurze Zeit oder längere Zeit (geschlossene Systeme) unterbinden.
Auf unserer Webseite finden Sie verschiedene Typen von Gasmesshauben, die ein geschlossenes System bilden. Gasmesshauben als offene Systeme können wir Ihnen auf Anfrage gerne anfertigen.

Offene dynamische Gasmesshauben (open dynamic chambers) erlauben den Austausch von Gasen über den oberen Rand. Sie werden auch als „steady-state, through flow systems“ bezeichnet. Im „steady-state“, also im stationären Zustand, bleiben die Eigenschaften im System während der Messperiode konstant, obwohl weiterhin Prozesse ablaufen. Das bedeutet, dass sich Flüsse, Konzentrationen und Austauschprozesse der Gase zwischen Boden und Atmosphäre innerhalb des Messperiode nicht verändern. Da die Gasmesshauben oben offen sind, entsteht ein Gradient vom Boden zur Atmosphäre, der eine Messstrecke bietet. Anhand der Konzentrationsunterschiede entlang dieser Strecke können die Flussraten bestimmt werden (Gradientenmessung). Die obere Öffnung gewährleistet auch, dass die Pflanzen möglichst wenig beeinträchtigt werden und dass sich Temperatur und Gaszusammensetzung kaum von der Umgebung unterscheiden. Beachten Sie, dass offene Gasmesshauben nur an windstillen Messplätzen eingesetzt werden sollten.

Geschlossene Gasmesshauben (closed chambers) ermöglichen die Anreicherung oder Abreicherung von Gaskomponente über einen Zeitraum zu beobachten, weil sie temporär den Austausch der Luft in der Probenkammer mit der Atmosphäre unterbinden. Es wird von „non-steady-state“ (Ungleichgewichtszustand) gesprochen. Die Eigenschaften im System verändern sich zeitlich, was zu zeitlich variablen Flüssen, Konzentrationen und Austauschprozesse der Gase zwischen Boden und Atmosphäre führt. Durch die Anreicherung von bodenbürtigen Gasen im abgeschlossenen Messraum kann die Konzentration von Gaskomponenten mit geringer Konzentration so weit erhöht werden, dass auch diese messbar sind.

Geschlossene „non-steady-state“ Gasmesshauben lassen sich unterscheiden in:

  • closed static chambers“ oder „non-steady-state, non-through-flow systems„
  • closed dynamic chambers“ oder „non-steady-state, through-flow-systems“

Livingston, G. P. and Hutchinson, G. L.: Enclosure-based measurement of trace gas exchange: applications and sources of error, in: Methods in Ecology. Biogenic Trace Gases: Measuring Emissions from Soil and Water, edited by: Matson, P. A. and Harris, R. C., Blackwell Science, Oxford, UK, 14–51, 1995.

Geschlossene „non-steady-state“ Gasmesshauben lassen sich unterscheiden in:

  • closed static chambers“ oder „non-steady-state, non-through-flow systems„
  • closed dynamic chambers“ oder „non-steady-state, through-flow-systems“

Bei „non-though flow systems“ handelt es sich um nicht-rezirkulierende Systeme (Open Path), bei denen Gas durch einen Gasanalysator und eine dahinter angeschlossene Pumpe entnommen und die Abluft in die Umgebung abgegeben wird. Dabei entsteht ein Unterdruck in der Haube, der mit zunehmender Entnahmemenge steigt. Dies erhöht das Risiko, dass unerwünschte Bodengase in die Haube aus dem Boden gesaugt werden. Das bedeutet, je größer die Haube ist, desto mehr Gasvolumen kann entnommen werden, ohne dass Messfehler aufgrund des Unterdrucks relevant werden.

Bei „through-flow systems“ handelt es sich um ein rezirkulierendes System (closed path, loop system), bei dem die entstehenden Druckdifferenzen während der Gasentnahme durch eine Rückführung der Abluft hinter dem Gasanalysator zurück in die Haube kompensiert werden. Der Vorteil dieser Methode ist, dass kein Unterdruck in der Haube entsteht, allerdings müssen diese Systeme sehr dicht sein, vor allem bei längeren Messungen. Um (thermische) Druckdifferenzen in der Haube während der Messungen auszugleichen, besteht die Möglichkeit ein Diffusionsschlauch zu verwenden.

Der Ausgleich von (thermischen) Druckdifferenzen während der Messung im „through-flow-system“ ist zu Unterscheiden vom Ausgleich von Druckdifferenzen während des Absetzens von geschlossenen Hauben auf den Boden durch einen Druckausgleichsschlauch bzw. Ventils.

Livingston, G. P. and Hutchinson, G. L.: Enclosure-based measurement of trace gas exchange: applications and sources of error, in: Methods in Ecology. Biogenic Trace Gases: Measuring Emissions from Soil and Water, edited by: Matson, P. A. and Harris, R. C., Blackwell Science, Oxford, UK, 14–51, 1995.

Je nach Größe und Anwendung stehen unsere geschlossenen Gasmesshauben als kleine portable Varianten oder größere stationäre / festinstallierte oder mobile Gasmesshauben zur Verfügung. Unsere mobilen Systeme bieten wir manuell oder automatisch verfahrbar an.

Gasmesshauben können aus transparentem oder opakem Material bestehen. Bei der Verwendung von transparentem Material wird der Netto-Ökosystemaustausch (Net Ecosystem Exchange, NEE) gemessen. Der Netto-Ökosystemaustausch (NEE) ist ein Maß für den Gesamtfluss von Kohlendioxid (CO2) zwischen einem Ökosystem und der Atmosphäre. Er wird durch die Differenz zwischen der CO2-Aufnahme (primär durch Photosynthese, Gross primary production GPP) und der CO2-Abgabe (durch Atmung von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen sowie durch Zersetzungsprozesse, ecosystem and soil respiration) berechnet. Wenn nur der Anteil der Boden- bzw. Dunkelatmung (ecosystem and soil respiration) im Fokus der Untersuchungen stehen, dann sind opake Gasmesshauben zu verwenden.

Tipps für ein erfolgreiches Gasmonitoring mit Gasmesshauben

Allgemein Anforderungen

Bevor Sie sich für eine Gasmesshaube entscheiden, sollten Sie den Anwendungszweck und Ihre Voraussetzungen genau definieren. Berücksichtigen Sie dabei folgende Punkte:

  • Verwenden Sie eines standardisierten Messverfahrens.
  • Führen Sie eine korrekte und reproduzierbare Probenahme durch. Das schließt auch die Verwendung von geeigneten Messgeräten und Probenahmestellen ein.
  • Achten Sie bei der Messung auf eine größtmögliche Minimierung von äußeren Einflüssen. Während einer Messung in den Gasmesshauben sollten stabile Umgebungsbedingungen, insbesondere Temperatur, Feuchtigkeit oder Luftströmungen vorherrschen.
  • Bei geschlossene Gasmesshauben können Druckanomalien beim Aufsetzen der Gasmesshauben auf den Boden entstehen. Verwenden Sie Druckausgleichschläuche bzw. Ventile. Durch die Anreichung von Gasen in geschlossene Gasmesshauben, sollten Sie eine detaillierte Interpretation der Messdaten in Bezug auf die „Brownsche Bewegungen“ durchführen.
  • Achten Sie auf einen vollständigen Luftaustausch unter den Gasmesshauben nach jeder Messung, sonst besteht Verschleppungsgefahr der nachfolgenden Messungen und Verzerrung der Messergebnisse.

Anforderungen an die Gasmesshauben

  • Robuste Konstruktion, inkl. langlebigem Material
  • Angemessene Größe und Form je nach Anwendung: effizientes erfassen von Gasen bei gleichzeitiger Gewährleistung einer ausreichenden Luftzirkulation (Belüftung der Gasmesshauben)
  • Einfache Installation und Handhabung
  • Einfache Belüftung nach jeder Messung
  • Kompatibilität mit verschiedenen Arten von Gasanalysatoren, Durchflussmessern oder weiterer Sensortechnik
  • Integrierte Dichtungen (gasdichte Gasmesshauben für genaue Messungen)
  • Einfach zu reinigen

Wir stellen sicher, dass unsere Gasmesshauben diesen spezifischen Anforderungen entsprechen und berücksichtigen dabei Ihre individuellen Bedürfnisse und Wünsche.

Beprobung bodenbürtiger Gase in unterschiedlichen Tiefen

Bodengaslanzen und Substratlanze

Eine Beprobung bodenbürtiger Gase in unterschiedlichen Tiefen ist über spezielle Bodengaslanzen bzw. Substratlanzen möglich. Die Lanzen werden in den Boden eingestochen und ermöglichen so die Entnahme von Bodengasen aus den gewünschten Tiefen. Über die Bodengaslanzen können sowohl kontinuierliche Beprobungen im Feld durchgeführt als auch diskrete Proben für die Untersuchung im Labor entnommen werden. Die Substratlanze wurde für die tiefenabgestufte Feldmessung der Luftdurchlässigkeit und Porengaszusammensetzung in Lockersubstraten entwickelt.

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