CN109100471A - 一种苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置及其监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置及其监测方法，包括安装在监测区的支架及苔藓袋，所述苔藓袋的数量不少于两个，所述苔藓袋悬吊在支架上，其中一个苔藓袋上方设有避雨装置。该监测重金属大气沉降量的方法，包括以下步骤：a.苔藓的采集和准备；b.苔藓袋制作；c.监测点的选择及苔藓袋的安装；d.大气沉降重金属监测及分析。本发明利用苔藓主动吸附重金属的特性来定量监测重金属在大气中的沉降量，从而解决现有技术中存在的不足。并且，本发明在整个监测重金属大气沉降量的过程中，不需要额外投入人力成本进行管护，不依赖能源驱动，制作的苔藓袋轻便且易于携带。

Description

一种苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置及其监测方法
技术领域
本发明涉及环境监测技术领域，具体是一种苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置及其监测方法。
背景技术
大气污染物监测是一项比较复杂的工作任务，过去的几十年来，大气污染物监测技术的探索和发明一直是人们努力想实现的目标。目前，国内大气污染物监测技术普遍采用物理、化学监测方法上，这些技术可以在较短时间(几个小时或几天)内准确监测大气中污染物特性，但是这些技术在监测重金属大气沉降污染方面不仅监测成本较高，而且存在着相当的难度。
目前，对大气沉降监测的方法主要有两种：一种是采用需电源驱动的设备，在采样区域主动产生气流吸附，以监测一定吸附时间内大气中污染物的含量，这种方法依赖采样点能提供电源支持，对于远离电源的野外采样适宜性不强，采样过程中需要采样人员现场看管；采样的时效性受采样人员工作时间的限制。另一种方法是在采样区域设置沉降桶，一定时间后收集沉降桶中的物质来测定污染物含量，这种方法不能明显区分干湿沉降的污染物含量，不仅需要对沉降桶设置一定的保护措施，而且沉降桶的体积要足够大，以防止降雨量大时溢满造成采样失败。
苔藓作为一类环境污染的指示植物，在环境监测中得到广泛应用，发达国家在利用苔藓指示环境污染方面取得很好的成果，我国也有用苔藓来监测大气污染的研究，但主要采用生态指示法从生态学的角度，观察苔藓外部形态的变化来估计大气重金属污染状况，一定程度上受调查者主观因素的影响。
发明内容
针对上述现有技术中的不足之处，本发明旨在提供一种不需要能源驱动，原材料低廉、人力耗费低、能同时监测区域重金属通过大气干、湿沉降产生源的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置，包括安装在监测区的支架及苔藓袋，所述苔藓袋的数量不少于两个，所述苔藓袋悬吊在支架上，其中一个苔藓袋上方设有避雨装置。
所述苔藓袋由一网袋及网袋内部装有的苔藓组成，所述网袋由尼龙网套制成，网袋上设有孔径为2～8mm的若干网孔。
所述避雨装置为塑料漏斗，所述塑料漏斗的漏斗嘴通过一软胶塞封堵，塑料漏斗上的漏斗口直径为所述苔藓袋直径的2～5倍，所述软胶塞到苔藓袋底端的距离小于所述塑料漏斗的深度，所述避雨装置设置在所述苔藓袋上方5cm处。
所述苔藓袋的悬吊高度距离地面不少于3m。
一种苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置的重金属大气沉降量监测方法，包括以下步骤：
a.苔藓的采集和准备：采集枝节生长正常且未被污染过的苔藓，将苔藓去掉腐烂的近轴端，保留远端4～7cm的活体部分，先用去离子水清洗苔藓，再用硝酸溶液浸泡，之后再用去离子水漂洗酸液，并将清洗干净的苔藓灭活、干燥处理，之后将苔藓取出并冷却，最后收集在干净的密封袋中密封保存，以作备用；
b.苔藓袋制作：采用网孔孔径为2～8mm的网套，并将网套一端缝合，制成若干个网袋，按照3.0克/份的量准确称取密封保存，用于备用的苔藓，并将称取的若干份苔藓分别聚拢成蓬松球状，按照每份聚拢成蓬松球状的苔藓一个网袋的份量将聚拢成蓬松球状的苔藓装入网袋内，再将网袋的另一端封口，制成球状的苔藓袋；
c.监测点的选择及苔藓袋的安装：在开阔、无遮挡的大气重金属污染区选择若干监测点，将制成球状的苔藓袋悬吊在支架上，让悬吊在支架上的苔藓袋处于距离地面至少3m的大气中，每个监测点至少悬吊2个苔藓袋，其中一个苔藓袋完全暴露在大气中，作为总沉降袋，另一个在苔藓袋的上方，设置有避雨装置，作为干沉降袋；
d.大气沉降重金属监测及分析：支架上悬吊的苔藓在大气中暴露1～6个月后，将其取回并分别酸化处理，然后用仪器分别监测酸化处理后的苔藓中重金属的含量，即可以计算出一定时间内大气沉降重金属的含量水平，从而评估区域大气沉降重金属的污染风险。
在所述步骤a中，所述采集的苔藓具有5～7cm的活体枝，且活体部分为绿色或黄褐色。
在所述步骤a中，所述硝酸溶液为1％的硝酸溶液，将苔藓按照10L硝酸溶液中浸泡100g苔藓的比例浸泡苔藓，浸泡时间为30min。
在所述步骤a中，所述灭活、干燥处理的环境为120℃烘箱中，处理时间为24h。
在所述步骤a中，所述密封袋为聚乙烯塑料袋。
在所述步骤c中，所述监测点悬吊苔藓袋的悬吊高度相同。
本发明的优点在于：
本发明利用苔藓主动吸附重金属的特性来定量监测重金属在大气中的沉降量，从而解决现有技术中存在的不足。并且，本发明在整个监测重金属大气沉降量的过程中，不需要额外投入人力成本进行管护，不依赖能源驱动，制作的苔藓袋轻便且易于携带，是一种很便捷的大气沉降野外调查采样方法，同时，也是一种能够同时监测污染区大气中干、湿沉降产生源中重金属真实情况的方法。
附图说明
图1为本发明苔藓袋悬吊的结构示意图；
图2为本发明干沉降袋的侧视图；
图3为本发明苔藓袋的放大示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-图3所示，一种苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置，包括安装在监测区的支架1及苔藓袋2，所述苔藓袋2的数量不少于两个，所述苔藓袋2悬吊在支架1上，其中一个苔藓袋2上方设有避雨装置3。
所述苔藓袋2由一网袋及网袋内部装有的苔藓组成，所述网袋由尼龙网套制成，网袋上设有孔径为2～8mm的若干网孔，网孔方便于苔藓吸收大气中的重金属。
所述避雨装置3为塑料漏斗，所述塑料漏斗的漏斗嘴4通过一软胶塞5封堵，塑料漏斗上的漏斗口6直径为所述苔藓袋2直径的2～5倍，所述软胶塞5到苔藓袋2底端的距离小于所述塑料漏斗的深度，所述避雨装置3设置在所述苔藓袋2上方5cm处。
所述苔藓袋2的悬吊高度距离地面不少于3m，主要是避免地面对监测结果的影响。
一种苔藓定位监测重金属大气沉降量的方法，包括以下步骤：
a.苔藓的采集和准备：采集枝节生长正常且未被污染过的苔藓，将苔藓去掉腐烂的近轴端，保留远端4～7cm的活体部分，先用去离子水清洗苔藓，再用硝酸溶液浸泡，之后再用去离子水漂洗酸液，并将清洗干净的苔藓灭活、干燥处理，之后将苔藓取出并冷却，最后收集在干净的密封袋中密封保存，以作备用；
b.苔藓袋制作：采用网孔孔径为2～8mm的网套，并将网套一端缝合，制成若干个网袋，按照3.0克/份的量准确称取密封保存，用于备用的苔藓，并将称取的若干份苔藓分别聚拢成蓬松球状，按照每份聚拢成蓬松球状的苔藓一个网袋的份量将聚拢成蓬松球状的苔藓装入网袋内，再将网袋的另一端封口，制成球状的苔藓袋2；
c.监测点的选择及苔藓袋的安装：在开阔、无遮挡的大气重金属污染区选择若干监测点，将制成球状的苔藓袋2悬吊在支架1上，让悬吊在支架1上的苔藓袋2处于距离地面至少3m的大气中，每个监测点至少悬吊2个苔藓袋2，其中一个苔藓袋2完全暴露在大气中，作为总沉降袋，另一个在苔藓袋2的上方，设置有避雨装置3，作为干沉降袋；
d.大气沉降重金属监测及分析：支架1上悬吊的苔藓在大气中暴露1～6个月后，将其取回并分别酸化处理，然后用仪器分别监测酸化处理后的苔藓中重金属的含量，即可以计算出一定时间内大气沉降重金属的含量水平，从而评估区域大气沉降重金属的污染风险。
在所述步骤a中，所述采集的苔藓具有5～7cm的活体枝，且活体部分为绿色或黄褐色。
在所述步骤a中，所述硝酸溶液为1％的硝酸溶液，将苔藓按照10L硝酸溶液中浸泡100g苔藓的比例浸泡苔藓，浸泡时间为30min。
在所述步骤a中，所述灭活、干燥处理的环境为120℃烘箱中，处理时间为24h。
在所述步骤a中，所述密封袋为聚乙烯塑料袋。
在所述步骤c中，所述监测点悬吊苔藓袋2的悬吊高度相同。
在实际操作过程中，最好是从未被重金属污染的清洁区采集苔藓，且优先选择茂盛森林覆盖区域广、生长在树干或岩石上、区域种群密度大、且较容易获得的苔藓。所选苔藓应具有5～7cm的活体枝，远端活体部分为绿色或黄褐色，枝节生长正常。
将采集的苔藓其中裹挟的杂物捡出干净，去掉腐烂的近轴端，保留远端4～7cm的活体部分，先用去离子水清洗掉泥沙、细小杂物颗粒等，再用1％硝酸溶液按照10L水中浸泡100g苔藓的比例浸泡30min，主要是使苔藓吸附的离子进行充分交换，之后再用去离子水漂洗酸液。
将清洗干净的苔藓放置在120℃烘箱中灭活、干燥处理24h，之后取出冷却至室温，收集于干净的聚乙烯塑料袋中密封保存，以作备用。
采用网孔孔径为2～8mm的尼龙网套，使尼龙网套一端缝合，制成若干个网袋，按照3.0克/份的量准确称取密封保存，用于备用的苔藓若干份，并将称取的若干份苔藓分别聚拢成蓬松球状，按照每份聚拢成蓬松球状的苔藓一个网袋的份量将聚拢成蓬松球状的苔藓装入网袋内，再将网袋的另一端封口，即制成球状苔藓袋2，主要用于吸附大气沉降的重金属；
在开阔、无遮挡的大气重金属污染区选择若干监测点，将制成球状的苔藓袋2悬吊在支架1上，让悬吊在支架1上的苔藓袋2处于距离地面至少3m的大气中，同时，监测点的大气沉降不受周围树木、房屋建筑等遮挡的影响。
每个监测点至少悬吊2个苔藓袋2，其中一个苔藓袋2完全暴露在大气中，作为总沉降袋，用于监测大气总沉降的重金属量；另一个在苔藓袋2的上方5cm处，固定倒扣一个直径为12cm的塑料漏斗，并用一软胶塞5将塑料漏斗的漏斗嘴4封堵，以防止雨水对苔藓的淋洗冲刷，作为监测大气干沉降重金属量的干沉降袋，在监测点悬吊苔藓袋2的时，苔藓袋2距离地面的高度最好相同，从而使对比监测的数据更准确。塑料漏斗上的漏斗口6直径为所述苔藓袋2直径的2～5倍，所述软胶塞5到苔藓袋2底端的距离小于塑料漏斗3的深度，主要是确保塑料漏斗能够完全为苔藓袋2挡住雨水，避免雨水对苔藓袋2的淋洗冲刷。
监测点处支架1上悬吊的苔藓在大气中暴露1～6个月后，将其取回并分别酸化处理，然后用仪器分别监测酸化处理后的苔藓中重金属的含量，既可以计算出一定时间内大气沉降重金属的含量水平，从而评估区域大气沉降重金属的污染风险。在实际操作中，苔藓在大气中暴露的暴露时间可根据实际情况而定，一般为1个月、3个月或者半年，实际操作时，根据实际需求对时间进行规定，选择最适合的时间，从而检测出最真实的大气沉降重金属的情况。
苔藓是一种结构简单的环境生物，无真正的根和维管束组织，其表面积大，植物体表无蜡质被覆，因具有植物体近轴端腐烂的特殊生理现象而几乎不予地面接触，不从土壤或基质中吸收水分和营养，其营养物质主要来自雨露及大气沉积物，苔藓植物体表细胞壁上存在一些带负电荷的离子交换电位点，能通过离子交换和微粒捕获的方式吸附大气沉降中的重金属离子而不受土壤或基质中重金属的影响。本发明的主要是应用中上述苔藓的这些特性，从而设计出一种苔藓长期定位监测重金属大气沉降量的方法。
本发明所述的一种苔藓长期定位监测重金属大气沉降量的方法为采用异地置放苔藓，苔藓主动吸附重金属的特性，来定量检测重金属在大气中的沉降量，从而解决现有技术中存在的不足。
本发明在监测过程中，以苔藓吸附大气沉降重金属污染的特性，只需要选择合适的支架悬吊苔藓袋即可，在整个监测过程中不需要额外投入人力成本进行管护，不依赖能源驱动，制作的苔藓袋轻便且易于携带，是一种很便捷的大气沉降野外调查采样方法，同时，也是一种能够同时检测污染区大气中干、湿沉降产生源中重金属真实情况的方法。

Claims (10)

1.一种苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置，其特征在于：包括安装在监测区的支架(1)及苔藓袋(2)，所述苔藓袋(2)的数量不少于两个，所述苔藓袋(2)悬吊在支架(1)上，其中一个苔藓袋(2)上方设有避雨装置(3)。
2.如权利要求1所述的苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置，其特征在于：所述苔藓袋(2)由一网袋及网袋内部装有的苔藓组成，所述网袋由尼龙网套制成，网袋上设有孔径为2～8mm的若干网孔。
3.如权利要求1所述的苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置，其特征在于：所述避雨装置(3)为塑料漏斗，所述塑料漏斗的漏斗嘴(4)通过一软胶塞(5)封堵，塑料漏斗上的漏斗口(6)直径为所述苔藓袋(2)直径的2～5倍，所述软胶塞(5)到苔藓袋(2)底端的距离小于所述塑料漏斗的深度，所述避雨装置(3)设置在所述苔藓袋(2)上方5cm处。
4.如权利要求1所述的苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置，其特征在于：所述苔藓袋(2)的悬吊高度距离地面不少于3m。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述的苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置及其监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.苔藓的采集和准备：采集枝节生长正常且未被污染过的苔藓，将苔藓去掉腐烂的近轴端，保留远端4～7cm的活体部分，先用去离子水清洗苔藓，再用硝酸溶液浸泡，之后再用去离子水漂洗酸液，并将清洗干净的苔藓灭活、干燥处理，之后将苔藓取出并冷却，最后收集在干净的密封袋中密封保存，以作备用；
b.苔藓袋制作：采用网孔孔径为2～8mm的网套，并将网套一端缝合，制成若干个网袋，按照3.0克/份的量准确称取密封保存，用于备用的苔藓，并将称取的若干份苔藓分别聚拢成蓬松球状，按照每份聚拢成蓬松球状的苔藓一个网袋的份量将聚拢成蓬松球状的苔藓装入网袋内，再将网袋的另一端封口，制成球状的苔藓袋(2)；
c.监测点的选择及苔藓袋的安装：在开阔、无遮挡的大气重金属污染区选择若干监测点，将制成球状的苔藓袋(2)悬吊在支架(1)上，让悬吊在支架(1)上的苔藓袋(2)处于距离地面至少3m的大气中，每个监测点至少悬吊2个苔藓袋(2)，其中一个苔藓袋(2)完全暴露在大气中，作为总沉降袋，另一个在苔藓袋(2)的上方，设置有避雨装置(3)，作为干沉降袋；
d.大气沉降重金属监测及分析：支架(1)上悬吊的苔藓在大气中暴露1～6个月后，将其取回并分别酸化处理，然后用仪器分别监测酸化处理后的苔藓中重金属的含量，即可以计算出一定时间内大气沉降重金属的含量水平，从而评估区域大气沉降重金属的污染风险。
6.如权利要求5所述的苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置及其监测方法，其特征在于：在所述步骤a中，所述采集的苔藓具有5～7cm的活体枝，且活体部分为绿色或黄褐色。
7.如权利要求5所述的苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置及其监测方法，其特征在于：在所述步骤a中，所述硝酸溶液为1％的硝酸溶液，将苔藓按照10L硝酸溶液中浸泡100g苔藓的比例浸泡苔藓，浸泡时间为30min。
8.如权利要求5所述的苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置及其监测方法，其特征在于：在所述步骤a中，所述灭活、干燥处理的环境为120℃烘箱中，处理时间为24h。
9.如权利要求5所述的苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置及其监测方法，其特征在于：在所述步骤a中，所述密封袋为聚乙烯塑料袋。
10.如权利要求5所述的苔藓定位监测重金属大气沉降量的装置及其监测方法，其特征在于：在所述步骤c中，所述监测点悬吊苔藓袋(2)的悬吊高度相同。
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