专利名称：水网地区大气氮磷沉降采集方法及其采集系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及水网地区大气氮磷沉降采集方法及其采集系统，用于水网地区大气氮 磷沉降的原位动态采集和监测，属于大气沉降技术领域。
背景技术：
大气氮、磷沉降主要是指空气中含氮化合物通过干沉降和湿沉降的形式沉降到地 球表面。大气氮、磷沉降到不同的生态系统将会产生显著不同的生态后果(1)、可以为农 田生态系统提供作物可利用的营养元素，但是我国氮肥使用量显著高于世界平均水平，氮 肥利用率很低，只有计算了这部分大气沉降来源，才能相应地做出科学合理的推荐施肥方 案；(2)、对于森林、草地等自然生态系统，过量的氮沉降则加剧了土壤酸化，引起生物多样 性的改变；(3)、对于地表水域生态系统则加剧了水体富营养化，造成污染水资源环境的恶 劣后果，而水体富营养化的根本原因是氮、磷营养盐浓度超标，然而在水体富营养化研究中 很少同时进行大气氮、磷沉降的研究。近年来，由于化石燃料和现代农业向大气中排放大量 的活性氮，氮的沉降量剧增(Reay，2008)。例如，太湖地区的湿沉降量为27kg N ha^yr"1 (Xie et al. , 2008)；北京农业地区氮的平均混合沉降量(包括部分干沉降)也为27 kg N ha^yr"1 (Zhang et al.，2008)。目前对大气氮沉降的研究多集中在大气湿沉降，与大气氮沉降相比，大气磷沉降 研究很少。其中不同的干沉降研究方法会得到不同的测定结果，在水网地区交错分布着水 域和陆地表面两大典型的下垫面，很难用单一的方法来正确评估该地区的大气沉降结果。 已有的研究方法没有区分不同下垫面对大气氮磷干沉降的影响(杨龙元等，2007)，且没有 能应用于同时具有两种典型下垫面的水网地区的干沉降研究方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种水网地区大气氮磷沉降采集 方法及其采集系统，能在水网地区同时对比研究水域和农田不同生态系统大气氮磷干沉降 的原位动态采集和监测，从而正确评估不同生态系统中的大气氮磷干沉降。水网地区大气氮磷干沉降采集系统，包括箱体、设置在箱体侧面的雨水感应器、 雨量计、显示器以及设置在箱体顶部的滑板，滑板由雨水感应器控制，其特征在于在箱体内 并列设置干沉降接收器和湿沉降接收器，其中干沉降接收器由干沉降湿法接收器和干沉降 干法接收器组成，且干沉降湿法接收器和干沉降干法接收器分别由两个或两个以上并排设 置的集尘器组成，湿沉降接收器通过连接管连接至底部的收集器。前述水网地区大气氮磷干沉降采集方法，其特征在于包括以下的步骤
(1)、沉降采集雨水感应器根据降雨与否控制箱体顶部的滑板，在雨天滑板滑动至干 沉降接收器上方，由湿沉降接收器接收湿沉降，并通过连接管将湿沉降输送至收集器；在非 雨天滑板滑动至湿沉降接收器上方，由干沉降接收器收集干沉降；
(2)、样品的测定每次用50-100ml去离子水将干沉降收集系统内所有物质收集，记录水样体积之后在-20°C以下的低温保存，1个月内完成样品NH4+-N、NO3--N, TP含量的测定； 湿沉降收集器收集的样品可以直接转移保存或直接检测。
前述水网地区大气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。前述水网地区大气氮磷干沉降采集方法，其特征在于在采集沉降之前进行预处 理，在干沉降湿法接收器预先加入去离子水保持采集周期内集尘器底部为湿润状态，同时 加入抑菌剂，所述的抑菌剂为硫酸铜溶液或乙二醇溶液、丙三醇溶液等。本发明具有如下有益效果本发明可以同时采集、对比分析水网地区水域和农田 不同生态系统大气氮磷干沉降或者可在陆地观测位点上安装采集系统，达到动态研究邻近 水域大气氮磷干沉降的实际效果，避免了现有技术中未加区分不同下垫面所引起的试验误 差；降低了采集系统在水域面安装和动态监测的难度，结果准确。
图1是本发明水网地区大气氮磷干沉降采集系统的结构示意图。
具体实施例方式以下将以实施例具体说明本发明的技术方案。采集系统的安装在南京农业大学(32° 02' N, 118° 50' E)建筑物顶设置观 测点，于2009. 3至2010. 3月进行湿法收集干沉降(DW)、干法收集干沉降(DD)的比较研究， 分别模拟干沉降到到水域生态系统和陆地生态系统，同时收集湿沉降(W)。水网地区大气氮磷干沉降采集系统，包括箱体、设置在箱体侧面的雨水感应器 6、雨量计7以及设置在箱体顶部的滑板5，滑板5的滑动方向由雨水感应器6控制，在箱体 内滑板下并列设置干沉降接收器和湿沉降接收器1，其中干沉降接收器由干沉降湿法收集 器2和干沉降干法收集器3组成，且干沉降湿法收集器和干沉降干法收集器分别由两个或 两个以上并排设置的集尘器组成，湿沉降接收器通过连接管连接至底部的收集器4。显示器 用于显示每次湿沉降的降雨量与起止时间。采集系统的动态采集该采集系统的滑动盖板由雨水感应器自动控制，降雨时盖 板滑向干沉降接收器，仅收集湿沉降，不降雨时滑板滑向湿沉降接收器，仅收集干沉降。湿 沉降接收器接收的湿沉降从连接管输送至湿沉降收集器内，在降雨天气，定点每天早晨9 点从湿沉降收集器内取水样监测，每15天收集1次干沉降，且4个集尘器同时收集，其中两 个用于研究湿法收集干沉降，另两个用于研究干法收集干沉降，便于进行动态对比。其中湿 法收集干沉降系统需要预先加入IL去离子水，保证在监测干沉降的周期内容器底部保持 湿润，同时加入抑菌剂2mol/L的硫酸铜溶液Iml以防止细菌和藻类生长。采集样品的分析测定每次采样的时候用50_100ml去离子水将4个干沉降收集 系统内所有物质转移检测，记录水样体积之后在-20°C的冰箱中保存，1个月内完成NH4+-N、 no3--N、TP等氮磷形态测定。每次转移样品后所有收集系统用去离子水洗净晾干，或者更换 已经洗净晾干的收集系统放回原处继续收集，保持整个观测系统连续收集大气沉降。NH4+-N、N03--N以及TP采用紫外分光光度计U-2900测定含量。N03_可以在220禾口 275nm双波长下直接测定；NH4+_N经过靛酚兰比色后在625nm波长下测定；TP采用过硫酸钾 氧化_钼蓝比色后，在660nm波长下测定。根据各组分浓度和相应水样体积求出每半个月 的沉降量，再逐次相加即可得到全年的大气氮、磷的干沉降量(表1)。通过比较湿法收集干沉降(DW)、干法收集干沉降(DD)与湿沉降(W)沉降量(表2)，干沉降不同收集方法之间差异达到显著水平，湿法收集干沉降氮、磷量显著高于干法收 集干沉降，湿法收集干沉降的NH4+-N量极显著高于干法收集系统，差异高达3倍。 表1 显示2009年3月至2010年3月南京地区氮、磷的干沉降量(kg ha'Vear'1)
成分 I类型I最小值I最大值I平均值I中值I干沉降总量I标准误
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湿法收集干沉降(DW)、干法收集干沉降(DD)与湿沉降(W)沉降量的比较
-成分 ι比较项目ι比例ι相关系数|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
上述具体实施方式
不以任何形式限制本发明的技术方案，凡是采用等同替换或等效变
换的方式所获得的技术方案均落在本发明的保护范围。
权利要求
1.水网地区大气氮磷干沉降采集系统，包括箱体、设置在箱体侧面的雨水感应器、雨 量计、显示器以及设置在箱体顶部的滑板，滑板由雨水感应器控制，其特征在于在箱体内并 列设置干沉降接收器和湿沉降接收器，其中干沉降接收器由干沉降湿法接收器和干沉降干 法接收器组成，且干沉降湿法接收器和干沉降干法接收器分别由两个或两个以上并排设置 的集尘器组成，湿沉降接收器通过连接管连接至底部的收集器。
2.基于权利要求1所述的水网地区大气氮磷干沉降采集方法，其特征在于包括以下的 步骤(1)、沉降采集雨水感应器根据降雨与否控制箱体顶部的滑板，在雨天滑板滑动至 干沉降接收器上方，由湿沉降接收器接收湿沉降，并通过连接管将湿沉降输送至收集器；在 非雨天滑板滑动至湿沉降接收器上方，由干沉降接收器收集干沉降；(2)、样品的测定每次用50-100ml去离子水将干沉降收集系统内所有物质收集，记录 水样体积之后在-20°C以下的低温保存，1个月内完成样品NH/-N、NO3--N, TP含量的测定； 湿沉降收集器收集的样品可以直接转移保存或直接检测。
3.根据权利要求2所述的水网地区大气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，且同时进行湿法干沉降接收和干法干沉降接收。
4.根据权利要求2所述的水网地区大气氮磷干沉降采集方法，其特征在于在采集沉降 之前进行预处理，在干沉降湿法接收器中预先加入去离子水保持采集周期内集尘器底部为 湿润状态，同时加入抑菌剂。
5.根据权利要求4所述的水网地区大气氮磷干沉降采集方法，其特征在于为所述的抑 菌剂为2mol/L的硫酸铜溶液或乙二醇、丙三醇。
全文摘要
本发明涉及一种水网地区大气氮磷干沉降采集方法及其采集系统，雨水感应器根据降雨与否控制箱体顶部的滑板，在雨天滑板滑动至干沉降接收器上方，由湿沉降接收器收集湿沉降；在非雨天滑板滑动至湿沉降接收器上方，由干沉降接收器收集干沉降，干沉降的收集间隔是每15天收集1次干沉降；每次用去离子水将干沉降收集系统内的物质收集，记录体积后检测样品的NH4+-N、NO3--N、TP等氮磷形态；湿沉降的样品可直接检测。在湿法收集干沉降之前预先加入去离子水和抑菌剂。本发明能同时采集、分析水网地区水域和农田不同生态系统大气氮磷干沉降，结果准确。
文档编号G01N33/18GK102103137SQ20101059269
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者孙丽英, 李博, 熊正琴, 马煜春 申请人:南京农业大学