生物降解動態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、二氧化碳產量和產熱量等，是目前基于呼吸計法（Respirometry）測量堆肥、無土栽培生長基質穩定性、廢物材料生物降解性，評估現有和新生長培養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）。

該系統主要由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、高精度氣流發生控制器、干燥器、數據采集器、專業版軟件等組成，可選配溫控箱、電導率測量儀、離子化學分析儀等。

系統特點

l 英國堆肥行業使用的“真正的動態"呼吸測試儀DR4（Thomas J. Aspray et al., 2015），空氣擴散到樣品提供足夠的氧氣而非ORG0020僅通過腔室頂部空間。

l 曝氣速率可自定義調節，為相對高活性/低穩定性的樣品提供足夠的曝氣。

l 源自標準方法的呼吸測定技術，高精度高分辨率，可鑒定不同生長培養基之間微生物穩定性的差異

l 全自動化，可選配標準8通道、16通道，或擴展更多通道

l 可根據測試樣品量選擇不同大小和材質的呼吸室，兼容性和擴展性強

應用方向

l 無土栽培、植物工廠、植物表型

l 堆肥、生長基質穩定性測試研究、植物營養

l 土壤呼吸、土壤碳通量及土壤動物呼吸代謝

l 農業、園藝、草坪種植者、園林綠化、土壤攪拌和土地修復、環境保護

l 生物降解基礎研究、飼料發酵、生物基材料生產企業自檢及配方優化等

技術指標

1. 氧氣分析測量儀：燃料電池原理氧氣傳感器，溫度、壓力補償； 量程0-100%（用戶可自定義設置5個級別），精度0.1%（O2濃度2-100%時）；分辨率0.0001%O2，漂移< 0.01%每小時（溫度恒定情況下）；響應時間小于7秒；24小時漂移低于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%（用戶可自定義設置9個級別，可定制其他量程）；精度為讀數的1%，分辨率0.0001%（1ppm）；漂移<0.001%每小時（溫度恒定情況下）；響應時間小于0.5秒；24小時漂移低于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）；漂移<0.01%RH每小時（溫度恒定情況下）；

4. 甲烷分析測量儀（備選）：雙波長紅外技術，氣壓補償，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（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，精度為讀數的1%；

5. 氣路轉換器：8個氣路通道（包括一個Baseline通道）自動切換或手動切換均支持；可多臺組合成16通道或24通道；反應時間<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，自動補償溫度和壓力，并產生 STP 流速，精度2%；

數據采集系統：12個信號輸入通道，其中8個模擬輸入通道可以測量-5.12V到+5.12V的電壓信號，16bits數模轉換；4個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個模擬信號輸出通道，0-5V，12位分辨率；1個16bits計數器；

7. 標配500毫升玻璃呼吸室，可選擇其它材質或定制體積的呼吸室等。

應用案例

1． 英國開放大學科研人員使用SSI呼吸代謝系統構建的堆肥生物降解動態呼吸儀測量五種無土栽培生長基質（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、水分對測試的影響、添加營養物質對測試的影響、以及不同生長基質混合的交互作用影響等，研究結果發表在2023年的國際《Horticulturae 》雜志。

單一生長基質材料的CO2產量，CO2的產生速率（a）；累積CO2產量（c）; (b)和(d)為水平曲線之間數據的可視化放大圖

研究結果，該動態呼吸測定法是評估現有和新生長培養基原材料及其在混合物中的相互作用的合適工具。使用源自標準方法的呼吸測定技術，成功鑒定了不同生長培養基之間微生物穩定性的差異。此外，通過模擬真實可復制的條件，該技術可以通過添加額外微生物或其它要素生產新的生長基培養物。

參考文獻

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.

Newman, S.; Alexander, P.; Bragg, N.; Howell, G. Using Respirometry to Investigate Biological Stability of Growing Media in Aerobic Conditions. Horticulturae 2023, 9, 1258.