專利名稱：水網地區大氣氮磷沉降采集方法及其采集系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及水網地區大氣氮磷沉降采集方法及其采集系統，用于水網地區大氣氮 磷沉降的原位動態采集和監測，屬于大氣沉降技術領域。
背景技術：
大氣氮、磷沉降主要是指空氣中含氮化合物通過干沉降和濕沉降的形式沉降到地 球表面。大氣氮、磷沉降到不同的生態系統將會產生顯著不同的生態后果(1)、可以為農 田生態系統提供作物可利用的營養元素，但是我國氮肥使用量顯著高于世界平均水平，氮 肥利用率很低，只有計算了這部分大氣沉降來源，才能相應地做出科學合理的推薦施肥方 案；(2)、對于森林、草地等自然生態系統，過量的氮沉降則加劇了土壤酸化，引起生物多樣 性的改變；(3)、對于地表水域生態系統則加劇了水體富營養化，造成污染水資源環境的惡 劣后果，而水體富營養化的根本原因是氮、磷營養鹽濃度超標，然而在水體富營養化研究中 很少同時進行大氣氮、磷沉降的研究。近年來，由于化石燃料和現代農業向大氣中排放大量 的活性氮，氮的沉降量劇增(Reay，2008)。例如，太湖地區的濕沉降量為27kg N ha^yr"1 (Xie et al. , 2008)；北京農業地區氮的平均混合沉降量(包括部分干沉降)也為27 kg N ha^yr"1 (Zhang et al.，2008)。目前對大氣氮沉降的研究多集中在大氣濕沉降，與大氣氮沉降相比，大氣磷沉降 研究很少。其中不同的干沉降研究方法會得到不同的測定結果，在水網地區交錯分布著水 域和陸地表面兩大典型的下墊面，很難用單一的方法來正確評估該地區的大氣沉降結果。 已有的研究方法沒有區分不同下墊面對大氣氮磷干沉降的影響(楊龍元等，2007)，且沒有 能應用于同時具有兩種典型下墊面的水網地區的干沉降研究方法。
發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種水網地區大氣氮磷沉降采集 方法及其采集系統，能在水網地區同時對比研究水域和農田不同生態系統大氣氮磷干沉降 的原位動態采集和監測，從而正確評估不同生態系統中的大氣氮磷干沉降。水網地區大氣氮磷干沉降采集系統，包括箱體、設置在箱體側面的雨水感應器、 雨量計、顯示器以及設置在箱體頂部的滑板，滑板由雨水感應器控制，其特征在于在箱體內 并列設置干沉降接收器和濕沉降接收器，其中干沉降接收器由干沉降濕法接收器和干沉降 干法接收器組成，且干沉降濕法接收器和干沉降干法接收器分別由兩個或兩個以上并排設 置的集塵器組成，濕沉降接收器通過連接管連接至底部的收集器。前述水網地區大氣氮磷干沉降采集方法，其特征在于包括以下的步驟
(1)、沉降采集雨水感應器根據降雨與否控制箱體頂部的滑板，在雨天滑板滑動至干 沉降接收器上方，由濕沉降接收器接收濕沉降，并通過連接管將濕沉降輸送至收集器；在非 雨天滑板滑動至濕沉降接收器上方，由干沉降接收器收集干沉降；
(2)、樣品的測定每次用50-100ml去離子水將干沉降收集系統內所有物質收集，記錄水樣體積之后在-20°C以下的低溫保存，1個月內完成樣品NH4+-N、NO3--N, TP含量的測定； 濕沉降收集器收集的樣品可以直接轉移保存或直接檢測。
前述水網地區大氣氮磷干沉降采集方法，其特征在于每隔15天收集1次干沉降。前述水網地區大氣氮磷干沉降采集方法，其特征在于在采集沉降之前進行預處 理，在干沉降濕法接收器預先加入去離子水保持采集周期內集塵器底部為濕潤狀態，同時 加入抑菌劑，所述的抑菌劑為硫酸銅溶液或乙二醇溶液、丙三醇溶液等。本發明具有如下有益效果本發明可以同時采集、對比分析水網地區水域和農田 不同生態系統大氣氮磷干沉降或者可在陸地觀測位點上安裝采集系統，達到動態研究鄰近 水域大氣氮磷干沉降的實際效果，避免了現有技術中未加區分不同下墊面所引起的試驗誤 差；降低了采集系統在水域面安裝和動態監測的難度，結果準確。
圖1是本發明水網地區大氣氮磷干沉降采集系統的結構示意圖。
具體實施例方式以下將以實施例具體說明本發明的技術方案。采集系統的安裝在南京農業大學(32° 02' N, 118° 50' E)建筑物頂設置觀 測點，于2009. 3至2010. 3月進行濕法收集干沉降(DW)、干法收集干沉降(DD)的比較研究， 分別模擬干沉降到到水域生態系統和陸地生態系統，同時收集濕沉降(W)。水網地區大氣氮磷干沉降采集系統，包括箱體、設置在箱體側面的雨水感應器 6、雨量計7以及設置在箱體頂部的滑板5，滑板5的滑動方向由雨水感應器6控制，在箱體 內滑板下并列設置干沉降接收器和濕沉降接收器1，其中干沉降接收器由干沉降濕法收集 器2和干沉降干法收集器3組成，且干沉降濕法收集器和干沉降干法收集器分別由兩個或 兩個以上并排設置的集塵器組成，濕沉降接收器通過連接管連接至底部的收集器4。顯示器 用于顯示每次濕沉降的降雨量與起止時間。采集系統的動態采集該采集系統的滑動蓋板由雨水感應器自動控制，降雨時蓋 板滑向干沉降接收器，僅收集濕沉降，不降雨時滑板滑向濕沉降接收器，僅收集干沉降。濕 沉降接收器接收的濕沉降從連接管輸送至濕沉降收集器內，在降雨天氣，定點每天早晨9 點從濕沉降收集器內取水樣監測，每15天收集1次干沉降，且4個集塵器同時收集，其中兩 個用于研究濕法收集干沉降，另兩個用于研究干法收集干沉降，便于進行動態對比。其中濕 法收集干沉降系統需要預先加入IL去離子水，保證在監測干沉降的周期內容器底部保持 濕潤，同時加入抑菌劑2mol/L的硫酸銅溶液Iml以防止細菌和藻類生長。采集樣品的分析測定每次采樣的時候用50_100ml去離子水將4個干沉降收集 系統內所有物質轉移檢測，記錄水樣體積之后在-20°C的冰箱中保存，1個月內完成NH4+-N、 no3--N、TP等氮磷形態測定。每次轉移樣品后所有收集系統用去離子水洗凈晾干，或者更換 已經洗凈晾干的收集系統放回原處繼續收集，保持整個觀測系統連續收集大氣沉降。NH4+-N、N03--N以及TP采用紫外分光光度計U-2900測定含量。N03_可以在220禾口 275nm雙波長下直接測定；NH4+_N經過靛酚蘭比色后在625nm波長下測定；TP采用過硫酸鉀 氧化_鉬藍比色后，在660nm波長下測定。根據各組分濃度和相應水樣體積求出每半個月 的沉降量，再逐次相加即可得到全年的大氣氮、磷的干沉降量(表1)。通過比較濕法收集干沉降(DW)、干法收集干沉降(DD)與濕沉降(W)沉降量(表2)，干沉降不同收集方法之間差異達到顯著水平，濕法收集干沉降氮、磷量顯著高于干法收 集干沉降，濕法收集干沉降的NH4+-N量極顯著高于干法收集系統，差異高達3倍。 表1 顯示2009年3月至2010年3月南京地區氮、磷的干沉降量(kg ha'Vear'1)
成分 I類型I最小值I最大值I平均值I中值I干沉降總量I標準誤
NH4+-N Dff_0. 1204. 4840. 6660. 2737. 996_1. 215
—DD0.033Τ. 0670~1940. 1022. 3250.286
NO3=N —Dff0. 1552. 1540~5420. 3776.5020.561
—DD0. 106Τ. 4450~4170.2875.0080.395
TP-P —Dff0.009θ". 4220~1620. 1031.9420. 157
IDD|θ. 004|θ. 196|θ. 033|θ. 014|θ. 399|θ. 056
表2濕法收集干沉降(DW)、干法收集干沉降(DD)與濕沉降(W)沉降量的比較
-成分 ι比較項目ι比例ι相關系數|ρ-值
ΝΗ/-Ν DD/DW_0.2930.9753<0. OOOl
DD/ffθΓ2420.41120.209
Dff/ffθ270.42940. 1875
Nty-N DD/DWΟΓ7680.81130.0024
DD/ffθΓ5370.07950.8163
Dff/ff0Γ7000. 32210. 3341
TP-P DD/DW0Γ2090.67310.0232
DD/ffθ820.88540.0007
I Dff/ff丨2. 308|θ. 5105|θ. 1316
上述具體實施方式
不以任何形式限制本發明的技術方案，凡是采用等同替換或等效變
換的方式所獲得的技術方案均落在本發明的保護范圍。
權利要求
1.水網地區大氣氮磷干沉降采集系統，包括箱體、設置在箱體側面的雨水感應器、雨 量計、顯示器以及設置在箱體頂部的滑板，滑板由雨水感應器控制，其特征在于在箱體內并 列設置干沉降接收器和濕沉降接收器，其中干沉降接收器由干沉降濕法接收器和干沉降干 法接收器組成，且干沉降濕法接收器和干沉降干法接收器分別由兩個或兩個以上并排設置 的集塵器組成，濕沉降接收器通過連接管連接至底部的收集器。
2.基于權利要求1所述的水網地區大氣氮磷干沉降采集方法，其特征在于包括以下的 步驟(1)、沉降采集雨水感應器根據降雨與否控制箱體頂部的滑板，在雨天滑板滑動至 干沉降接收器上方，由濕沉降接收器接收濕沉降，并通過連接管將濕沉降輸送至收集器；在 非雨天滑板滑動至濕沉降接收器上方，由干沉降接收器收集干沉降；(2)、樣品的測定每次用50-100ml去離子水將干沉降收集系統內所有物質收集，記錄 水樣體積之后在-20°C以下的低溫保存，1個月內完成樣品NH/-N、NO3--N, TP含量的測定； 濕沉降收集器收集的樣品可以直接轉移保存或直接檢測。
3.根據權利要求2所述的水網地區大氣氮磷干沉降采集方法，其特征在于每隔15天收 集1次干沉降，且同時進行濕法干沉降接收和干法干沉降接收。
4.根據權利要求2所述的水網地區大氣氮磷干沉降采集方法，其特征在于在采集沉降 之前進行預處理，在干沉降濕法接收器中預先加入去離子水保持采集周期內集塵器底部為 濕潤狀態，同時加入抑菌劑。
5.根據權利要求4所述的水網地區大氣氮磷干沉降采集方法，其特征在于為所述的抑 菌劑為2mol/L的硫酸銅溶液或乙二醇、丙三醇。
全文摘要
本發明涉及一種水網地區大氣氮磷干沉降采集方法及其采集系統，雨水感應器根據降雨與否控制箱體頂部的滑板，在雨天滑板滑動至干沉降接收器上方，由濕沉降接收器收集濕沉降；在非雨天滑板滑動至濕沉降接收器上方，由干沉降接收器收集干沉降，干沉降的收集間隔是每15天收集1次干沉降；每次用去離子水將干沉降收集系統內的物質收集，記錄體積后檢測樣品的NH4+-N、NO3--N、TP等氮磷形態；濕沉降的樣品可直接檢測。在濕法收集干沉降之前預先加入去離子水和抑菌劑。本發明能同時采集、分析水網地區水域和農田不同生態系統大氣氮磷干沉降，結果準確。
文檔編號G01N33/18GK102103137SQ20101059269
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者孫麗英, 李博, 熊正琴, 馬煜春 申請人:南京農業大學