[發明專利]大氣氮素干濕沉降全自動收集裝置及樣品采集與檢測方法

無效

• 申請號: 201310600833.7
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103558063A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 黃平;董陽;劉志梅;吳勝軍;楊杉
• 申請（專利權）人: 重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: G01N1/20
• 分類號: G01N1/20;G01N1/28
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及取樣裝置，具體涉及大氣氮素干濕沉降全自動收集裝置與樣品檢測方法。

背景技術

大氣氮沉降是氮素循環的重要組成，近年來在自然和人為的雙重影響下已發生了較為深刻的變化。20世紀中葉以來，隨著化石燃料高速消耗、化學氮肥使用量大幅增長，以及畜牧業迅猛發展等，人類活動誘導的活性氮排放激增，而大氣氮沉降與活性氮排放線性相關。隨著人類活動強度的不斷增大，活性氮排放必將大幅升高，而大氣氮沉降也相應增加。

大氣氮沉降的增加，對不同生態系統的物質循環及其結構、功能等方面都有重大影響（Galloway?et?al.,2008;Canfield?et?al.,2010）。因此，定量研究大氣氮沉降對揭示其對生態系統氮循環的貢獻具有十分重要的意義。大氣氮沉降定量化研究是開展生態環境響應評估和制定應對措施的前提，有關大氣氮沉降的測定方法和聯網監測近年來受到廣泛關注。早在19世紀50年代英國洛桑試驗站就開始了對大氣氮沉降的收集和監測工作，但主要收集通過降水產生的濕沉降（Liu?et?al.,2011）。而干沉降的監測相對于濕沉降具有很高的難度和挑戰性，其研究起步可以追溯到20世紀60年代，而20世紀80年代歐共體NITREX項目和美國大氣沉降研究網絡計劃實施才標志著大氣干沉降系統化、網絡化研究的開始（Wesely?and?Hicks,2000）。目前，大氣氮沉降的研究方法通常有直接和間接兩種。直接法采用野外觀測，其中干沉降可采用渦漩相關法、濃度梯度法、下墊面替代法和Bowen比法進行測定，濕沉降可以采用雨量器法和通降法等，通過收集雨水并測定其含氮化合物濃度而獲得（Xie?et?al.,2008;He?et?al.,2011）。間接法采用數值模型實現對干沉降速率、濕沉降速率和氣態物、氣溶膠、雨水中離子濃度的模擬，定量估算干沉降量（Wesely?and?Hicks,2000;Shen?et?al.,2011）。同時，隨著自動化技術的廣泛應用，一些干沉降自動收集儀也開始應用于大氣氮素沉降的研究中。基于15N同位素稀釋技術的ITNI（Interal?Total?Nitrogen?Input）盆栽系統，也可以直接測定大氣氮沉降的總量（Weigel?et?al.,2000）。然而，采用不同的監測方法獲取的結果往往相差較大。當降水較少（低于2mm），或風夾細雨時，濕沉降樣品可能會受風干作用的影響，造成誤差；而當特大暴雨發生時（高于200mm），樣品可能從容器中溢出，引起測定誤差；而采用主動采集器難以實時模擬實際風場狀況，同時由于風場與大氣含氮物質擴散呈非線性變化，分段采樣無法獲取全時間序列的連續數據，對大氣氮沉降估算帶來不確定性；而且目前市場上流通的收集裝置只能將氮沉降分為干顆粒態、降水結合態與氣態分別收集，由于樣品采集方式的差異往往帶來較大的系統誤差，而且難以實現同步監測；干濕沉降轉換大多采用常規的水平滑動裝置，降塵等雜物往往干擾桶蓋的滑動，從而影響干濕沉降區分；目前尚無統一的樣品前處理與分析檢測方法，且不同的前處理方式和檢測手段，大氣氮沉降結果差別往往較大。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供了一種具有干濕氮沉降同步監測功能的一體化裝置，實現樣品采集的自動化分離與混勻攪拌；同時配套樣品的前處理及檢測方法。

本發明的目的之一是通過這樣的技術方案實現的，大氣氮素干濕沉降全自動收集裝置，包括沉降桶蓋、用于支撐并控制沉降桶蓋的多連桿支架傳動裝置、沉降桶盛放室和設置在沉降桶盛放室頂部的雨水傳感器，所述沉降桶盛放室內并列設置有干沉降桶和濕沉降桶，所述干沉降桶和濕沉降桶中分別設置有攪拌器；所述雨水傳感器根據下雨與否，控制多連桿支架傳動裝置，下雨時，雨水傳感器開始工作，電信號傳至多連桿支架傳動裝置，將沉降桶蓋傳動至干沉降桶上方，雨停時，多連桿支架傳動裝置將沉降桶蓋傳動至濕沉降桶。

進一步，沿干沉降桶或/和濕沉降桶桶口邊緣設置有一圈密封圈。

進一步，還包括濾網，所述濾網覆蓋在沉降桶盛放室的上方。

本發明的目的之二是通過以下技術方案來實現的，大氣氮素樣品采集與檢測方法，包括以下步驟：

步驟一.干、濕沉降樣品采集

在進行樣品采集前，分別在干、濕沉降桶內倒入一定量的一級水，下雨時，雨水傳感器開始工作，電信號傳至多連桿支架傳動裝置，將沉降桶蓋滑動至干沉降桶上方，開始濕沉降樣品收集；雨停時，多連桿支架傳動裝置將沉降桶蓋滑動至濕沉降桶，收集干沉降樣品；

步驟二.干、濕沉降樣品收集與保存