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AZ-M0400大气干湿沉降观测系统

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引言

大气的干沉降是指气溶胶粒子的沉降过程,湿沉降是指悬浮于大气中的各种粒子由于降水冲刷而沉降的过程。大气粒子的化学性质在干湿沉降的形成过程中起着十分重要的作用,影响着沉降下垫面的生态环境和生化过程。国内对于大气干湿沉降的研究起步较晚,目前研究主要集中于对酸雨以及致酸因素上,而干湿沉降对全球物质循环传输和转化、生态系统初级生产力、重金属污染、痕量元素等影响的研究还很不充分。由于我国的地理形势复杂多样,由此而导致的大气运动的多样性决定了干湿沉降的分布特点也十分复杂,因此目前的研究还远远不够。

 

观测系统设计

2.1 目标

 

AZ-M0400大气干湿沉降观测系统样品采集单元采用不锈钢制造,与样品有接触的所有材料,漏斗和收集盘尺寸均满足VDI-3871推荐标准,聚乙烯或玻璃,石英收集漏斗。采样系统可自动连续采集干湿沉降,并可同时自动监测pH值和电导率,降雨量,降雨时间,收集时间等参数。

分析单元采用全自动微量注射和全波段(滤波轮)自动比色法进行化学成分分析,测量参数包括:碱度、氨、氯化物、六价铬、氰化物、硬度、可溶性铁、亚硝酸盐、硝酸盐、硝酸盐+亚硝酸盐、联氨、正磷酸盐、挥发酚、硅酸盐、总磷、总氮、硫酸盐等,一次可进行多样品多参数测量分析,效率高,样品检测速度,可达120~140次/小时。

亦可根据研究需要选用激光光谱分析系统进行分析,不需要进行样品预处理、对样品几乎无损伤、灵敏度高、检测限低,无废液,数秒内可快速检测可得到化学元素周期表上几乎所有元素含量。

 

2.2 采样点布设

 

选取具有代表性的典型区域作为采样样地,安置干湿沉降采集器。观测点数目,根据研究的目的和需要来确定。

对于城市生态系统一般常规监测,人口在五十万以上的城市布三个点,人口在五十万以下的城市布设二个点。要尽可能照顾到气象地形、地貌。观测点位应尽可能的远离局部污染源,四周无遮挡雨、雪的高大树木或建筑物。

草原、湿地、海洋等生态系统基本原则类似,选取有代表性的典型区域设立1~2个观测点。而森林生态系统依据研究需要,观测林外干湿沉降的同时通常要收集林内穿透雨,因此林内外通常各设一个采样点或几个,必要时也可同时收集树干径流进行分析。

各采样点常同时采集土壤或水样进行同步分析来说明干湿沉降对下垫面理化性质的影响。

 

2.3 采样频率

 

湿沉降通常于每次降水后马上进行取样分析,对于长期监测也可每月采集一次。

干沉降通常每月采集一次,也有长期监测每年采集一次,各次干沉降采集要保证采集前期及采集过程无降水。

 

2.4 观测指标

 

观测目标

测量指标

酸沉降

pH、EC、SO42+、NO3-、Cl-、 NH4+、降水量

生态系统初级生态力

N、P、S

重金属污染

Pb(铅)、Hg(汞)、As(砷)、Cd(镉)等重金属

物质循环传输

痕量元素乃至整个元素周期表上各种元素

 






 







 

2.5 观测系统组成

 

AZ-M0400大气干湿沉降观测系统由干湿沉降采样器和样本分析单元组成。

样本分析根据研究需要可选取自动比色法分析系统(包括样品盘、试剂盘、反应池、微量自动注射器、比色计、软件)或激光光谱分析系统。

 

数据处理

3.1 自动比色法分析系统软件:

 

l 样品分析:单独列出的参数储存稳定,可供样品测试时选择

l 3种级别安全保护;

l 自动运行样品预稀释;

l 自动运行少量重测样品稀释;

l 从储存溶液中自动制备标准样品;

l QC图表:

l 样品ID:字母排列;

l 自我诊断:已包括

 

3.2 激光光谱分析系统:

 

1)利用多功能系统软件,优化采样方法有效识别发射峰,并进行统计分析。此外,利用化学统计分析软件模块,通过预先设定的或宽范围光谱特征识别和分类样品的不同组分;

2)利用光谱数据库软件,选择一组或全部元素进行谱线筛查,快速、准备地识别样品的谱峰;

3)利用强大的光谱分析工具:任意选取谱线及背景,自动计算峰值下的面积,提供谱线的“净”强度;

4)选取光谱段,自动去除背景强度,为以后的分析提供高质量光谱数据;

5)可采用各种数据格式保存谱线,并随时调用作比较分析;
6)系统软件采用多激光脉冲技术在信号采集时同时进行光谱强度统计分析,将结果用于优化采样方法;
7)制定标定曲线,完成高精度定量分析;
8) 利用系统软件所提供得多种数据分析工具,如:PCA、PLS、多参数线性回归、化学统计分析等,将随机样品的谱线与数据库中的谱线进行比较,得到复杂的、多组分样品的定量分析结果。




 

 

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