AZ-M0400大氣乾濕沉降觀測系統

　　1引言

　　大氣的幹沉降是指氣溶膠粒子的沉降過程，溼沉降是指懸浮於大氣中的各種粒子由於降水衝刷而沉降的過程。大氣粒子的化學性質在乾濕沉降的形成過程中起著十分重要的作用，影響著沉降下墊面的生態環境和生化過程。國內對於大氣乾濕沉降的研究起步較晚，目前研究主要集中於對酸雨以及致酸因素上，而乾濕沉降對全球物質循環傳輸和轉化、生態系統初級生產力、重金屬汙染、痕量元素等影響的研究還很不充分。由於我國的地理形勢複雜多樣，由此而導致的大氣運動的多樣性決定了乾濕沉降的分布特點也十分複雜，因此目前的研究還遠遠不夠。

　　2觀測系統設計

　　2.1目標

　　AZ-M0400大氣乾濕沉降觀測系統樣品採集單元採用不鏽鋼製造，與樣品有接觸的所有材料，漏鬥和收集盤尺寸均滿足VDI-3871推薦標準，聚乙烯或玻璃，石英收集漏鬥。採樣系統可自動連續採集乾濕沉降，並可同時自動監測pH值和電導率，降雨量，降雨時間，收集時間等參數。

　　分析單元採用全自動微量注射和全波段(濾波輪)自動比色法進行化學成分分析，測量參數包括：鹼度、氨、氯化物、六價鉻、氰化物、硬度、可溶性鐵、亞硝酸鹽、硝酸鹽、硝酸鹽+亞硝酸鹽、聯氨、正磷酸鹽、揮發酚、矽酸鹽、總磷、總氮、硫酸鹽等，一次可進行多樣品多參數測量分析，效率高，樣品檢測速度，可達120~140次/小時。

　　亦可根據研究需要選用雷射光譜分析系統進行分析，不需要進行樣品預處理、對樣品幾乎無損傷、靈敏度高、檢測限低，無廢液，數秒內可快速檢測可得到化學元素周期表上幾乎所有元素含量。

　　2.2採樣點布設

　　選取具有代表性的典型區域作為採樣樣地，安置乾濕沉降採集器。觀測點數目，根據研究的目的和需要來確定。

　　對於城市生態系統一般常規監測，人口在五十萬以上的城市布三個點，人口在五十萬以下的城市布設二個點。要儘可能照顧到氣象地形、地貌。觀測點位應儘可能的遠離局部汙染源，四周無遮擋雨、雪的高大樹木或建築物。

　　草原、溼地、海洋等生態系統基本原則類似，選取有代表性的典型區域設立1~2個觀測點。而森林生態系統依據研究需要，觀測林外乾濕沉降的同時通常要收集林內穿透雨，因此林內外通常各設一個採樣點或幾個，必要時也可同時收集樹幹徑流進行分析。

　　各採樣點常同時採集土壤或水樣進行同步分析來說明乾濕沉降對下墊面理化性質的影響。

　　2.3採樣頻率

　　溼沉降通常於每次降水後馬上進行取樣分析，對於長期監測也可每月採集一次。

　　幹沉降通常每月採集一次，也有長期監測每年採集一次，各次幹沉降採集要保證採集前期及採集過程無降水。

　　2.4觀測指標

 

觀測目標	測量指標
酸沉降	pH、EC、SO42+、NO3-、Cl-、 NH4+、降水量
生態系統初級生態力	N、P、S
重金屬汙染	Pb（鉛）、Hg（汞）、As（砷）、Cd（鎘）等重金屬
物質循環傳輸	痕量元素乃至整個元素周期表上各種元素

 

　　

　　2.5觀測系統組成

　　AZ-M0400大氣乾濕沉降觀測系統由乾濕沉降採樣器和樣本分析單元組成。

　　樣本分析根據研究需要可選取自動比色法分析系統(包括樣品盤、試劑盤、反應池、微量自動注射器、比色計、軟體)或雷射光譜分析系統。

　　3數據處理

　　3.1自動比色法分析系統軟體：

　　l 樣品分析：單獨列出的參數儲存穩定，可供樣品測試時選擇

　　l 3種級別安全保護;

　　l 自動運行樣品預稀釋;

　　l 自動運行少量重測樣品稀釋;

　　l 從儲存溶液中自動製備標準樣品;

　　l QC圖表：

　　l 樣品ID：字母排列;

　　l 自我診斷：已包括

　　3.2 雷射光譜分析系統：

　　1)利用多功能系統軟體，優化採樣方法有效識別發射峰，並進行統計分析。此外，利用化學統計分析軟體模塊，通過預先設定的或寬範圍光譜特徵識別和分類樣品的不同組分;

　　2)利用光譜資料庫軟體，選擇一組或全部元素進行譜線篩查，快速、準備地識別樣品的譜峰;

　　3)利用強大的光譜分析工具：任意選取譜線及背景，自動計算峰值下的面積，提供譜線的「淨」強度;

　　4)選取光譜段，自動去除背景強度，為以後的分析提供高質量光譜數據;

　　5)可採用各種數據格式保存譜線，並隨時調用作比較分析;

　　6)系統軟體採用多雷射脈衝技術在信號採集時同時進行光譜強度統計分析，將結果用於優化採樣方法;

　　7)制定標定曲線，完成高精度定量分析;

　　8) 利用系統軟體所提供得多種數據分析工具，如：PCA、PLS、多參數線性回歸、化學統計分析等，將隨機樣品的譜線與資料庫中的譜線進行比較，得到複雜的、多組分樣品的定量分析結果。