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J200-Tandem河湖、流域干濕沉降觀測(cè)系統(tǒng)

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詳細(xì)介紹

1 引言

水體富營(yíng)養(yǎng)化的危害已眾所皆知，長(zhǎng)期以來(lái)人們對(duì)工業(yè)等典型點(diǎn)污染源、農(nóng)業(yè)面污染源乃至流域及區(qū)域水污染給予大量關(guān)注，并做出了辛勤的工作，取得的明顯成效。但是，一種新的污染源－來(lái)自于污染大氣中的富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)正在日益嚴(yán)重影響著水體，而對(duì)該方面的研究目前尚少。

污染大氣含有氣態(tài)污染物、顆粒態(tài)污染物及細(xì)小液滴。大氣一個(gè)重要的特性是大氣沉降，包括干沉降(dry deposition)和濕沉降(wet deposition)。大氣氣團(tuán)及顆粒物直接遷移到地表的形式為干沉降，大氣中物質(zhì)通過(guò)降水(如雨、霧、雪、雹等)的形式遷移到地表為濕沉降。酸雨（acid rain），也叫酸性降水，是指pH<>

大氣沉降過(guò)程對(duì)環(huán)境與水體的影響起步于酸雨的研究。近幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)各地降水化學(xué)和酸雨污染問(wèn)題進(jìn)行了較多的研究，監(jiān)測(cè)方法和技術(shù)都相對(duì)成熟，并積累了大量的監(jiān)測(cè)資料和降水?dāng)?shù)據(jù)，為大氣降水的研究奠定了基礎(chǔ)。但是，無(wú)論是酸雨還是干濕沉降對(duì)湖泊、河流、近海海洋等水體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送，至今報(bào)道很少。人們對(duì)大氣沉降的組成與沉降量能否對(duì)水體形成一個(gè)新的污染源至今還沒(méi)有完整的認(rèn)識(shí)。

2 觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 目標(biāo)

該觀測(cè)系統(tǒng)通過(guò)與樣品有接觸的所有材料、漏斗和收集盤尺寸均滿足VDI-3871推薦標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼主體樣品收集單元，自動(dòng)連續(xù)采集干濕沉降，并可同時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)pH值、電導(dǎo)率、降雨量、降雨時(shí)間和收集時(shí)間等參數(shù)。然后對(duì)收集到的干濕沉降樣品，采用激光光譜元素分析單元對(duì)河湖、流域不同觀測(cè)點(diǎn)的干濕沉降量及其組成成分進(jìn)行精確分析，從而為了解干濕沉降對(duì)河湖和流域等水體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送規(guī)律、對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的貢獻(xiàn)率以及研究大氣干濕沉降顆粒污染物對(duì)河湖流域及濱岸帶生態(tài)系統(tǒng)的影響及響應(yīng)機(jī)制等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。

2.2 觀測(cè)/采樣點(diǎn)布設(shè)

選取具有代表性的典型區(qū)域作為觀測(cè)/采樣樣地，安置干濕沉降采集器。觀測(cè)點(diǎn)位應(yīng)盡可能的遠(yuǎn)離局部污染源，四周無(wú)遮擋雨、雪的高大樹(shù)木或建筑物。觀測(cè)點(diǎn)數(shù)目，根據(jù)研究的目的和需要來(lái)確定。要盡可能照顧到氣象地形、地貌。若觀測(cè)點(diǎn)處于森林生態(tài)系統(tǒng)，林外干濕沉降的同時(shí)通常要收集林內(nèi)穿透雨，因此林內(nèi)外通常各設(shè)一個(gè)觀測(cè)/采樣點(diǎn)或幾個(gè)。

各采樣點(diǎn)常同時(shí)采集土壤或水樣進(jìn)行同步分析來(lái)說(shuō)明干濕沉降對(duì)下墊面理化性質(zhì)的影響。

2.3 采樣頻率

干濕沉降物樣本采集頻率根據(jù)各研究目的和需要而定。

濕沉降通常于每次降水后馬上進(jìn)行取樣分析，對(duì)于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)也可每月采集一次；干沉降通常每月采集一次，也有長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)每年采集一次，各次干沉降采集要保證采集前期及采集過(guò)程無(wú)降水。

2.4 測(cè)量指標(biāo)

觀測(cè)目標(biāo)	測(cè)量指標(biāo)
生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生態(tài)力	N、P、S
重金屬污染	Pb（鉛）、Hg（汞）、As（砷）、Cd（鎘）等重金屬
物質(zhì)循環(huán)傳輸	痕量元素乃至整個(gè)元素周期表上各種元素

2.5 觀測(cè)系統(tǒng)組成

J200-Tandem河湖、流域干濕沉降觀測(cè)系統(tǒng)由干濕沉降采樣器、激光光譜元素分析單元和系統(tǒng)分析軟件共同組成。

3 數(shù)據(jù)處理

1）利用多功能系統(tǒng)軟件，優(yōu)化采樣方法有效識(shí)別發(fā)射峰，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。此外，利用化學(xué)統(tǒng)計(jì)分析軟件模塊，通過(guò)預(yù)先設(shè)定的或?qū)挿秶庾V特征識(shí)別和分類樣品的不同組分；
2）利用光譜數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，選擇一組或全部元素進(jìn)行譜線篩查，快速、準(zhǔn)備地識(shí)別樣品的譜峰；
3）利用強(qiáng)大的光譜分析工具：任意選取譜線及背景，自動(dòng)計(jì)算峰值下的面積，提供譜線的“凈"強(qiáng)度；
4）選取光譜段，自動(dòng)去除背景強(qiáng)度，為以后的分析提供高質(zhì)量光譜數(shù)據(jù)；
5）可采用各種數(shù)據(jù)格式保存譜線，并隨時(shí)調(diào)用作比較分析；
6）系統(tǒng)軟件采用多激光脈沖技術(shù)在信號(hào)采集時(shí)同時(shí)進(jìn)行光譜強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)分析，將結(jié)果用于優(yōu)化采樣方法；
7）制定標(biāo)定曲線，完成高精度定量分析；
8) 利用系統(tǒng)軟件所提供得多種數(shù)據(jù)分析工具，如：PCA、PLS、多參數(shù)線性回歸、化學(xué)
統(tǒng)計(jì)分析等，將隨機(jī)樣品的譜線與數(shù)據(jù)庫(kù)中的譜線進(jìn)行比較，得到復(fù)雜的、多組分樣品的定量分析結(jié)果。