EcoTron氮沉降在线观测系统

大气中的氮元素以NHx(包括NH3、RNH2和NH4+)和NOx的形式，降落到陆地和水体 的过程称为氮沉降。随着矿物燃料燃烧、化学氮肥的生产和使用以及畜牧业的迅猛发展等， 人类活动向大气中排放的活性氮化合物激增，大气氮素沉降也呈迅猛增加的趋势，成为影响陆地和水生态的重要人为因素，导致酸雨、水体富营养化等全球环境问题。我国是氮沉 降情况最严重的区域，根据2008《自然》发表的Dave Reay等的文章，到2030年，我国东 部和东南部地区氮沉降将增加50～100%。

氮沉降在线观测系统由陆地氮沉降及酸雨在线观测单元、水体原位氮观测单元、气象单 元及数据采集与无线传输单元组成，可同步在线观测大气氮沉降及酸沉降、水体营养盐状 况及氮沉降对水体氮素浓度的相关关系等。系统测量原理为：原位（in-situ）大气干湿沉降 采集筒采集到的样品，通过蠕动泵抽样过滤，按程序设置的测量间隔进入氮沉降在线分析 仪，采用实验室标准的湿化学法循环顺序分析总氮、氨氮及硝态氮等浓度，并根据采集筒面积等求出氮沉降通量，包括总湿沉降、干沉降，总无机氮沉降和有机氮沉降，总氨氮沉 降、硝态氮沉降、亚硝态氮沉降等参数。通过安装到水体中的原位营养盐监测探头，可同步监测分析水体（河流湖泊）的总氮、氨氮、硝态氮等含量，以研究分析水体营养盐与大 气氮沉降的关系。分析数据在线显示和储存下载，也可通过无线通讯模块远程下载显示数据。

Ecotron氮沉降在线观测系统主要功能特点如下：

1.     可连续监测大气氮湿沉降和干沉降，包括总氮、有机氮、总无机氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮

2.     可连续监测大气酸沉降（湿沉降和部分干沉降），包括硫酸根、硝酸根对酸雨的贡献率

3.     可精密连续记录大气沉降重量（选配）

4.     同步原位监测河流湖泊氮素和营养盐包括氨氮、硝态氮、亚硝态氮、磷酸盐

5.     数据可通过GPRS无线传输，或通过U盘直接下载数据

性能指标：

1.湿化学法在线观测大气氮沉降，分析参数包括总氮、氨氮、硝态氮+亚硝态氮、亚硝态 氮
 

2.可选配SO42-在线观测模块，在线观测分析大气氮沉降中硫酸根沉降，从而全面了解酸雨沉降情况

3.精密连续观测记录大气沉降量及降水，精确度分别为0.01g和0.1mm

4.原位营养盐监测探头可同步原位监测水体氨氮、硝态氮、亚硝态氮、磷酸盐及总磷等

5.内置时钟和显示屏，在线显示和存储数据包括日期、时间及测量值等

6.无人值守自动在线监测，建议每隔2周左右维护一次

7.交流电或太阳能供电，太阳能供电模块：12V、20W

8.EnviData数据采集与无线传输模块，包括EnviData软件、数据采集器、GPRS无线通讯 模块等

国内外应用状况：

作为全球变化的重要议题、与气候变化同步引起日益关注的氮沉降问题（在全球变化中 与climatechange相对应，又称chemicalchange），与气候变化一样已日益成为全球变化 研究的热点问题。我国氮沉降研究一般采取离子交换树脂法和降水采集法（盛文萍等，2010； 王德宜等，2010；张国森等，2003），然后拿到实验室进行分析，如张国森等（2003）在 野外采集雨水后带到实验室分析硝态氮、亚硝态氮及氨氮浓度。相对于我国零散的大气氮 沉降研究，国际上对氮沉降的监测研究更加重视和系统化，如欧洲RECOVER:2010项目（designed to assess the impact of current and future anthropogenic pressures on sensitive European freshwater ecosystems）对30个酸雨敏感区监测点的分析结果，氮沉 降如果超过10kgNha-1yr-1 的阈值，将导致河流氮饱和趋势和硝态氮浓度的增高。欧洲 WARMER（Water Risk Management in Europe）项目研究设计了微环流分析技术（Micro Loop Flow Analysis）以就地或原位持续监测陆地及水体氮素营养盐的动态变化（Moscetta etc.2009）。

参考文献：

1.盛文萍、玉贵瑞、方华军、姜春明，大气氮沉降通量观测方法。生态学杂志，29（8）：

1671-1678，2010

2.王德宜、赵普生、张玉霞、张丽华，北京市区大气氮沉降研究。环境科学，31（9）：

1989-1992，2010

3.张国森、陈洪涛、张经、刘素美，长江口地区大气湿沉降中营养盐的初步研究，14（7）：

1107-1111，2003

4.Moscetta,P.,L.Sanfilippo,E.Savino,etc.Instrumentationforcontinuousmonitoringin marine environment. IEEE Oceans’09 conference. Biloxi(USA), 2009

5.WrightR.F.,C.Alewell,J.Cullen,etc.Trendsinnitrogendepositionandleachingin acid-sensitive streams in Europe. Recover:2010 project report, 2010