EcoTron氮沉降觀測(cè)系統(tǒng)
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(guò)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(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問(wèn)題。我國(guó)是氮沉降情況嚴(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(guó)東部和東南部地區(qū)氮沉降將增加50～。
氮沉降觀測(cè)系統(tǒng)由陸地氮沉降及酸雨抽樣單元、小型蒸滲儀觀測(cè)單元、氣象在線觀測(cè)單元、EasyChem plus全自動(dòng)化學(xué)分析儀等組成，可觀測(cè)分析大氣氮沉降及酸沉降、氮沉降對(duì)土壤入滲水質(zhì)的影響和氮素通量等。系統(tǒng)測(cè)量原理為：原位（in-situ）大氣干濕沉降采集筒采集到的樣品，采用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)的濕化學(xué)法循分析總氮、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(wú)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(guò)小型蒸滲儀觀測(cè)單元，可精密觀測(cè)分析降雨、降霧、蒸散、滲漏水氮素通量等，以研究分析氮沉降對(duì)土壤肥力和地下水的影響。蒸滲儀觀測(cè)單元和氣象在線觀測(cè)單元可通過(guò)無(wú)線通訊模塊遠(yuǎn)程下載顯示數(shù)據(jù)，從而及時(shí)掌握野外抽樣單元情況。
Ecotron氮沉降觀測(cè)系統(tǒng)主要功能特點(diǎn)如下：
1. 可監(jiān)測(cè)大氣氮濕沉降和干沉降，包括總氮、有機(jī)氮、總無(wú)機(jī)氮、氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮
2. 可監(jiān)測(cè)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. 可通過(guò)小型蒸滲儀精密連續(xù)記錄大氣沉降重量（選配）
4. 可通過(guò)選配小型蒸滲儀，觀測(cè)分析土壤入滲和滲漏水質(zhì)，以研究觀測(cè)土壤水分及溶質(zhì)（氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮等）運(yùn)移
5. 蒸滲儀觀測(cè)數(shù)據(jù)和氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)可通過(guò)GPRS無(wú)線傳輸，或通過(guò)U盤(pán)直接下載數(shù)據(jù)
性能指標(biāo)：
1. 濕化學(xué)法在線觀測(cè)大氣氮沉降和酸雨，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、硫酸根等，具顯示屏和操作鍵盤(pán)，從而全面了解氮沉降和酸雨沉降情況
2. EasyChem Plus全自動(dòng)化學(xué)分析儀：
a) 分析速度達(dá)100樣品／小時(shí)（單試劑）
b) 樣品位60個(gè)，試劑位18x35ml，試劑盤(pán)具備冷存功能
c) 光程10mm或50mm，標(biāo)準(zhǔn)流通式比色皿
d) 1000微升移液器，分辨率0.3微升，精確度±0.5%
e) 96位反應(yīng)池，程序調(diào)控反應(yīng)溫度，溫度范圍37-50 °C，精確度±0.1 °C
3. 精密連續(xù)觀測(cè)記錄大氣沉降量及降水，精確度分別為0.01g和0.1mm
4. SoilTron®小型多功能蒸滲儀，易科泰技術(shù)（號(hào)：ZL 2012 2 0320649.8）
a) 標(biāo)配底面積1000cm2，高60cm，可選配其它規(guī)格
b) 16通道數(shù)據(jù)采集器（可擴(kuò)展至32通道或更多通道），16比特分辨率，± 20 mV 至 ± 2.5 V 8范圍輸入，精確度0.03%，可存儲(chǔ)220000組帶時(shí)間戳的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)1年以上），測(cè)量間隔3秒至4小時(shí)可調(diào)，數(shù)據(jù)平均間隔3秒至4小時(shí)，支持GSM/GPRS/Internet遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，電壓6.5－15VDC，待機(jī)耗電150μA，測(cè)量耗電15mA，3V鋰電備用電池可使用5年以上，工作溫度-20－60°C
c) 專業(yè)數(shù)據(jù)下載分析軟件，可進(jìn)行數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)在線觀測(cè)、柱狀圖、數(shù)據(jù)修復(fù)、統(tǒng)計(jì)分析（如每小時(shí)平均、每日平均、總計(jì)、小值、值、數(shù)據(jù)相關(guān)分析、回歸分析）與圖表展示及系統(tǒng)設(shè)置等
d) TRIME PICO 32智能土壤水分傳感器，高精度、高穩(wěn)定性，測(cè)量范圍：0-體積含水量；測(cè)量精度：0-40%體積含水率±1%，40-70%體積含水率±2%；測(cè)量重復(fù)精度 0-40%體積含水率±0.2%，40-70%體積含水率±0.3%；土壤溫度測(cè)量范圍：-15℃－50℃（可定制其他溫度量程，或選配-30－50℃溫度傳感器），精度±0.2℃
e) 精密稱重系統(tǒng)，C5級(jí)，精確監(jiān)測(cè)土壤蒸散和滲漏，精確度優(yōu)于0.05mm，滲漏監(jiān)測(cè)精確度1ml/min
f) 土壤孔隙水采樣、滲漏水自動(dòng)采樣
5. iMetos氣象在線監(jiān)測(cè)站：
a) 基于GPRS無(wú)線通訊數(shù)據(jù)采集器，可隨時(shí)隨地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在線設(shè)置、瀏覽和下載數(shù)據(jù)
b) Fieldclimate網(wǎng)絡(luò)在線服務(wù)平臺(tái)提供數(shù)據(jù)瀏覽下載、圖表、報(bào)告，可設(shè)置不同閾值并輸入有關(guān)電話號(hào)碼用于短信預(yù)警
c) 溫度傳感器：溫度測(cè)量范圍-30－99°C，分辨率0.1°C，精確度0.3°C
d) 空氣濕度測(cè)量范圍0－，分辨率0.02%，精確度0.5%
e) 雨量筒：分辨率0.2mm，精確度5%，降雨12mm/min
f) 太陽(yáng)輻射傳感器：測(cè)量范圍0－2000W/m2，分辨率1 W/m2，響應(yīng)區(qū)域320nm－1100nm，精確度5%
g) 風(fēng)速傳感器：0－50m/s，直徑40mm風(fēng)杯、12cm風(fēng)輪
6. 工作溫度：4°C - 40 °C；防水等級(jí)：IP65
7. 交流電或太陽(yáng)能供電，太陽(yáng)能供電模塊：12V、20W
國(guó)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(wèn)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(wèn)題。我國(guó)氮沉降研究一般采取離子交換樹(shù)脂法和降水采集法（盛文萍等，2010；王德宜等，2010；張國(guó)森等，2003），然后拿到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，如張國(guó)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(guó)零散的大氣氮沉降研究，國(guó)際上對(duì)氮沉降的監(jiān)測(cè)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(cè)點(diǎn)的分析結(jié)果，氮沉降如果超過(guò)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(cè)陸地及水體氮素營(yíng)養(yǎng)鹽的動(dòng)態(tài)變化（Moscetta etc. 2009）。
產(chǎn)地：國(guó)內(nèi)集成
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(cè)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(guó)森、陳洪濤、張經(jīng)、劉素美，長(zhǎng)江口地區(qū)大氣濕沉降中營(yíng)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
