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EcoTron氮沉降在線觀測系統(tǒng)
更新時(shí)間：2016-04-12
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氮沉降在線觀測系統(tǒng)由陸地氮沉降及酸雨在線觀測單元、水體原位氮觀測單元、氣象單元及數(shù)據(jù)采集與無線傳輸單元組成，可同步在線觀測大氣氮沉降及酸沉降、水體營養(yǎng)鹽狀況及氮沉降對(duì)水體氮素濃度的相關(guān)關(guān)系等。
大氣中的氮元素以NHx（包括NH3、RNH2 和NH4 ）和NOx的形式，降落到陸地和水體的過程稱為氮沉降。隨著礦物燃料燃燒、化學(xué)氮肥的生產(chǎn)和使用以及畜牧業(yè)的迅猛發(fā)展等，人類活動(dòng)向大氣中排放的活性氮化合物激增，大氣氮素沉降也呈迅猛增加的趨勢(shì)，成為影響陸地和水生態(tài)的重要人為因素，導(dǎo)致酸雨、水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題。我國是氮沉降情況zui嚴(yán)重的區(qū)域，根據(jù)2008《自然》發(fā)表的Dave Reay等的文章，到2030年，我國東部和東南部地區(qū)氮沉降將增加50～100%。
氮沉降在線觀測系統(tǒng)由陸地氮沉降及酸雨在線觀測單元、水體原位氮觀測單元、氣象單元及數(shù)據(jù)采集與無線傳輸單元組成，可同步在線觀測大氣氮沉降及酸沉降、水體營養(yǎng)鹽狀況及氮沉降對(duì)水體氮素濃度的相關(guān)關(guān)系等。系統(tǒng)測量原理為：原位（in-situ）大氣干濕沉降采集筒采集到的樣品，通過蠕動(dòng)泵抽樣過濾，按程序設(shè)置的測量間隔進(jìn)入氮沉降在線分析儀，采用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)的濕化學(xué)法循環(huán)順序分析總氮、氨氮及硝態(tài)氮等濃度，并根據(jù)采集筒面積等求出氮沉降通量，包括總濕沉降、干沉降，總無機(jī)氮沉降和有機(jī)氮沉降，總氨氮沉降、硝態(tài)氮沉降、亞硝態(tài)氮沉降等參數(shù)。通過安裝到水體中的原位營養(yǎng)鹽監(jiān)測探頭，可同步監(jiān)測分析水體（河流湖泊）的總氮、氨氮、硝態(tài)氮等含量，以研究分析水體營養(yǎng)鹽與大氣氮沉降的關(guān)系。分析數(shù)據(jù)在線顯示和儲(chǔ)存下載，也可通過無線通訊模塊遠(yuǎn)程下載顯示數(shù)據(jù)。
Ecotron氮沉降在線觀測系統(tǒng)主要功能特點(diǎn)如下：
1. 可連續(xù)監(jiān)測大氣氮濕沉降和干沉降，包括總氮、有機(jī)氮、總無機(jī)氮、氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮
2. 可連續(xù)監(jiān)測大氣酸沉降（濕沉降和部分干沉降），包括硫酸根、硝 酸根對(duì)酸雨的貢獻(xiàn)率
3. 可精密連續(xù)記錄大氣沉降重量（選配）
4. 同步原位監(jiān)測河流湖泊氮素和營養(yǎng)鹽包括氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、磷酸鹽
5. 數(shù)據(jù)可通過GPRS無線傳輸，或通過U盤直接下載數(shù)據(jù)
EcoTron氮沉降在線觀測系統(tǒng)的性能指標(biāo)：
1. 濕化學(xué)法在線觀測大氣氮沉降，分析參數(shù)包括總氮、氨氮、硝態(tài)氮 亞硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮
2. 可選配SO42-在線觀測模塊，在線觀測分析大氣氮沉降中硫酸根沉降，從而全面了解酸雨沉降情況
3. 精密連續(xù)觀測記錄大氣沉降量及降水，精確度分別為0.01g和0.1mm
4. 原位營養(yǎng)鹽監(jiān)測探頭可同步原位監(jiān)測水體氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、磷酸鹽及總磷等
5. 內(nèi)置時(shí)鐘和顯示屏，在線顯示和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包括日期、時(shí)間及測量值等
6. 無人值守自動(dòng)在線監(jiān)測，建議每隔2周左右維護(hù)一次
7. 交流電或太陽能供電，太陽能供電模塊：12V、20W
8. EnviData數(shù)據(jù)采集與無線傳輸模塊，包括EnviData軟件、數(shù)據(jù)采集器、GPRS無線通訊模塊等
國內(nèi)外應(yīng)用狀況：
作為變化的重要議題、與氣候變化同步引起日益關(guān)注的氮沉降問題（在變化中與climate change相對(duì)應(yīng)，又稱chemical change），與氣候變化一樣已日益成為變化研究的熱點(diǎn)問題。我國氮沉降研究一般采取離子交換樹脂法和降水采集法（盛文萍等，2010；王德宜等，2010；張國森等，2003），然后拿到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，如張國森等（2003）在野外采集雨水后帶到實(shí)驗(yàn)室分析硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮及氨氮濃度。相對(duì)于我國零散的大氣氮沉降研究，上對(duì)氮沉降的監(jiān)測研究更加重視和系統(tǒng)化，如歐洲RECOVER:2010 項(xiàng)目（designed to assess the impact of current and future anthropogenic pressures on sensitive European freshwater ecosystems）對(duì)30個(gè)酸雨敏感區(qū)監(jiān)測點(diǎn)的分析結(jié)果，氮沉降如果超過10kgNha-1yr-1的閾值，將導(dǎo)致河流氮飽和趨勢(shì)和硝態(tài)氮濃度的增高。歐洲WARMER（Water Risk Management in Europe）項(xiàng)目研究設(shè)計(jì)了微環(huán)流分析技術(shù)（Micro Loop Flow Analysis）以就地或原位持續(xù)監(jiān)測陸地及水體氮素營養(yǎng)鹽的動(dòng)態(tài)變化（Moscetta etc. 2009）。
EcoTron氮沉降在線觀測系統(tǒng)的參考文獻(xiàn)：
1. 盛文萍、玉貴瑞、方華軍、姜春明，大氣氮沉降通量觀測方法。生態(tài)學(xué)雜志，29（8）：1671-1678，2010
2. 王德宜、趙普生、張玉霞、張麗華，北京市區(qū)大氣氮沉降研究。環(huán)境科學(xué)，31（9）：1989-1992，2010
3. 張國森、陳洪濤、張經(jīng)、劉素美，長江口地區(qū)大氣濕沉降中營養(yǎng)鹽的初步研究，14（7）：1107-1111，2003
4. Moscetta, P., L. Sanfilippo, E. Savino, etc. Instrumentation for continuous monitoring in marine environment. IEEE Oceans’09 conference. Biloxi（USA）, 2009
5. Wright R. F., C. Alewell, J. Cullen, etc. Trends in nitrogen deposition and leaching in acid-sensitive streams in Europe. Recover:2010 project report, 2010
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