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1 引言

水體富營養(yǎng)化的危害已眾所皆知，長期以來人們對工業(yè)等典型點(diǎn)污染源、農(nóng)業(yè)面污染源乃至流域及區(qū)域水污染給予大量關(guān)注，并做出了辛勤的工作，取得的明顯成效。但是，一種新的污染源－來自于污染大氣中的富營養(yǎng)物質(zhì)正在日益嚴(yán)重影響著水體，而對該方面的研究目前尚少。

污染大氣含有氣態(tài)污染物、顆粒態(tài)污染物及細(xì)小液滴。大氣一個重要的特性是大氣沉降，包括干沉降(dry deposition)和濕沉降(wet deposition)。大氣氣團(tuán)及顆粒物直接遷移到地表的形式為干沉降，大氣中物質(zhì)通過降水(如雨、霧、雪、雹等)的形式遷移到地表為濕沉降。酸雨（acid rain），也叫酸性降水，是指pH<5.60的降水。

大氣沉降過程對環(huán)境與水體的影響起步于酸雨的研究。近幾十年來，國內(nèi)外對各地降水化學(xué)和酸雨污染問題進(jìn)行了較多的研究，監(jiān)測方法和技術(shù)都相對成熟，并積累了大量的監(jiān)測資料和降水?dāng)?shù)據(jù)，為大氣降水的研究奠定了基礎(chǔ)。但是，無論是酸雨還是干濕沉降對湖泊、河流、近海海洋等水體的營養(yǎng)物質(zhì)輸送，至今報道很少。人們對大氣沉降的組成與沉降量能否對水體形成一個新的污染源至今還沒有完整的認(rèn)識。

2 觀測系統(tǒng)設(shè)計

2.1 目標(biāo)

該觀測系統(tǒng)通過與樣品有接觸的所有材料、漏斗和收集盤尺寸均滿足VDI-3871推薦標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼主體樣品收集單元，自動連續(xù)采集干濕沉降，并可同時自動監(jiān)測pH值、電導(dǎo)率、降雨量、降雨時間和收集時間等參數(shù)。然后對收集到的干濕沉降樣品，采用激光光譜元素分析單元對河湖、流域不同觀測點(diǎn)的干濕沉降量及其組成成分進(jìn)行精確分析，從而為了解干濕沉降對河湖和流域等水體的營養(yǎng)物質(zhì)輸送規(guī)律、對水體富營養(yǎng)化的貢獻(xiàn)率以及研究大氣干濕沉降顆粒污染物對河湖流域及濱岸帶生態(tài)系統(tǒng)的影響及響應(yīng)機(jī)制等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。

2.2 觀測/采樣點(diǎn)布設(shè)

選取具有代表性的典型區(qū)域作為觀測/采樣樣地，安置干濕沉降采集器。觀測點(diǎn)位應(yīng)盡可能的遠(yuǎn)離局部污染源，四周無遮擋雨、雪的高大樹木或建筑物。觀測點(diǎn)數(shù)目，根據(jù)研究的目的和需要來確定。要盡可能照顧到氣象地形、地貌。若觀測點(diǎn)處于森林生態(tài)系統(tǒng)，林外干濕沉降的同時通常要收集林內(nèi)穿透雨，因此林內(nèi)外通常各設(shè)一個觀測/采樣點(diǎn)或幾個。

各采樣點(diǎn)常同時采集土壤或水樣進(jìn)行同步分析來說明干濕沉降對下墊面理化性質(zhì)的影響。

2.3 采樣頻率

干濕沉降物樣本采集頻率根據(jù)各研究目的和需要而定。

濕沉降通常于每次降水后馬上進(jìn)行取樣分析，對于長期監(jiān)測也可每月采集一次；干沉降通常每月采集一次，也有長期監(jiān)測每年采集一次，各次干沉降采集要保證采集前期及采集過程無降水。

2.4 測量指標(biāo)

2.5 觀測系統(tǒng)組成

J200-Tandem河湖、流域干濕沉降觀測系統(tǒng)由干濕沉降采樣器、激光光譜元素分析單元和系統(tǒng)分析軟件共同組成。

3 數(shù)據(jù)處理

1）利用多功能系統(tǒng)軟件，優(yōu)化采樣方法有效識別發(fā)射峰，并進(jìn)行統(tǒng)計分析。此外，利用化學(xué)統(tǒng)計分析軟件模塊，通過預(yù)先設(shè)定的或?qū)挿秶庾V特征識別和分類樣品的不同組分；

2）利用光譜數(shù)據(jù)庫軟件，選擇一組或全部元素進(jìn)行譜線篩查，快速、準(zhǔn)備地識別樣品的譜峰；

3）利用強(qiáng)大的光譜分析工具：任意選取譜線及背景，自動計算峰值下的面積，提供譜線的“凈”強(qiáng)度；

4）選取光譜段，自動去除背景強(qiáng)度，為以后的分析提供高質(zhì)量光譜數(shù)據(jù)；

5）可采用各種數(shù)據(jù)格式保存譜線，并隨時調(diào)用作比較分析；

6）系統(tǒng)軟件采用多激光脈沖技術(shù)在信號采集時同時進(jìn)行光譜強(qiáng)度統(tǒng)計分析，將結(jié)果用于優(yōu)化采樣方法；

7）制定標(biāo)定曲線，完成高精度定量分析；

8) 利用系統(tǒng)軟件所提供得多種數(shù)據(jù)分析工具，如：PCA、PLS、多參數(shù)線性回歸、化學(xué)

統(tǒng)計分析等，將隨機(jī)樣品的譜線與數(shù)據(jù)庫中的譜線進(jìn)行比較，得到復(fù)雜的、多組分樣品的定量分析結(jié)果。