CN116659974B - 一种大气氮干沉降物采样装置及计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大气氮干沉降物采样装置及计算方法，涉及大气环境监测技术领域，包括HNO3吸附剂管、NH3吸附剂管、NO3 ‑吸附剂隔膜和NH4 +吸附剂隔膜；HNO3吸附剂管用于吸附大气气溶胶中的气态HNO3。NH3吸附剂管用于吸附大气气溶胶中的气态NH3；NO3 ‑吸附剂隔膜用于吸附大气气溶胶中的颗粒态NO3 ‑；NH4 +吸附剂隔膜用于吸附大气气溶胶中的颗粒态NH4 +。基于本发明的采样装置可以分别对大气中气态HNO3、气态NH3、颗粒态NO3 ‑和颗粒态NH4 +的沉降通量进行计算。
Description
技术领域
本发明大气环境监测技术领域，特别是涉及一种大气氮干沉降物采样装置及计算方法。
背景技术
大气活性氮（Reactivenitrogen，Nr）的沉降通量受人为排放影响而出现显著变化，并因此对全球生态系统服务功能产生了重要影响。在过去的几十年里，环境中过量的Nr已经对世界上许多不同类型的环境系统产生了不利后果。目前，对于大气干沉降的监测方法相对较少。大多数研究都使用沉降缸方法来定量大气干沉降。但是在大气中，氮往往以多种形式存在，如气态和颗粒态等。而沉降缸定量的干沉降主要针对空气中的大颗粒进行测量，难以对空气中的氮物种进行精确分析。
发明内容
本发明的目的是提供一种大气氮干沉降物采样装置及计算方法，可采集并计算出大气中不同Nr种类的沉降量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种大气氮干沉降物采样装置，包括：HNO3吸附剂管、NH3吸附剂管、NO3 -吸附剂隔膜和NH4 +吸附剂隔膜；
所述HNO3吸附剂管的内壁附着由氢氧化钾、甘油和甲醇组成的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的气态HNO3；
所述NH3吸附剂管的内壁附着由柠檬酸和甲醇组成的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的气态NH3；
所述NO3 -吸附剂隔膜的内壁附着由氢氧化钾、甘油和甲醇组成的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的颗粒态NO3 -；
所述NH4 +吸附剂隔膜的内壁附着由柠檬酸和甲醇组成的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的颗粒态NH4 +。
可选的，所述采样装置中所述HNO3吸附剂管包括第一HNO3吸附剂管和第二HNO3吸附剂管，所述NH3吸附剂管包括第一NH3吸附剂管和第二NH3吸附剂管。
可选的，所述HNO3吸附剂管中100mL的混合溶液包括1g氢氧化钾、1g甘油和50mL甲醇；
所述NH3吸附剂管中100mL的混合溶液包括5.4g柠檬酸和50mL甲醇；
所述NO3 -吸附剂隔膜中100mL的混合溶液包括5g氢氧化钾、10g甘油和50mL甲醇；
所述NH4 +吸附剂隔膜中100mL的混合溶液包括13.0g柠檬酸和50mL甲醇。
本发明还提供了一种基于所述采样装置的大气氮干沉降物的计算方法，所述方法包括：
步骤1：根据采样装置中气态HNO3的浓度、气态NH3的浓度以及气体的干沉降速率，分别确定所述采样装置中所述气态HNO3的沉降通量和所述气态NH3的沉降通量；
步骤2：根据所述采样装置中的颗粒态NO3 -的浓度、颗粒态NH4 +的浓度以及颗粒物的干沉降速率，分别确定所述采样装置中所述颗粒态NO3 -的沉降通量和所述颗粒态NH4 +的沉降通量。
可选的，所述采样装置包括HNO3吸附剂管和NH3吸附剂管，所述HNO3吸附剂管包括第一HNO3吸附剂管和第二HNO3吸附剂管，所述NH3吸附剂管包括第一NH3吸附剂管和第二NH3吸附剂管，在步骤1之前，还包括：
获取采样装置中所述气态HNO3的浓度和所述气态NH3的浓度；
其中，所述气态HNO3的浓度包括第一HNO3浓度和第二HNO3浓度；所述第一HNO3浓度为所述第一HNO3吸附剂管中气态HNO3的浓度，所述第二HNO3浓度为所述第二HNO3吸附剂管中气态HNO3的浓度；
所述气态NH3的浓度包括第一NH3浓度和第二NH3浓度；所述第一NH3浓度为第一NH3吸附剂管中气态NH3的浓度，所述第二NH3浓度为第二NH3吸附剂管中气态NH3的浓度。
可选的，在步骤2之后，还包括：
根据公式R1%=（Ca1*D-B*D）/(（Ca1*D-B*D）+（Cb1*D-B*D）)*100，确定所述气态HNO3的样品回收率；式中，R1%为气态HNO3的样品回收率，Ca1为第一HNO3浓度，Cb1为第二HNO3浓度，D为提取液体积，B表示对应空白样品的浓度值；
当所述气态HNO3的样品回收率大于样品回收率设定值时，对所述颗粒态NO3 -的沉降通量进行矫正；
当所述气态HNO3的样品回收率不大于所述样品回收率设定值时，不对所述颗粒态NO3 -的沉降通量进行矫正；
根据公式R2%=（Ca2*D-B*D）/(（Ca2*D-B*D）+（Cb2*D-B*D）)*100，确定所述气态NH3的样品回收率；式中，R2%为气态NH3的样品回收率，Ca2为第一NH3浓度，Cb2为第二NH3浓度，D为提取液体积，B表示对应空白样品的浓度值；
当所述气态NH3的样品回收率大于样品回收率设定值时，对所述颗粒态NH4 +的沉降通量进行矫正；
当所述气态NH3的样品回收率不大于样品回收率设定值时，不对所述颗粒态NH4 +的沉降通量进行矫正。
可选的，所述当所述气态HNO3的样品回收率大于样品回收率设定值时，对所述颗粒态NO3 -的沉降通量进行矫正，具体包括：
当所述气态HNO3的样品回收率大于样品回收率设定值时，根据公式CV1=T1-(Qa1+Qa2)，确定所述颗粒态NO3 -的沉降通量的矫正值；
其中，T1=Qa1*(1/1-((Cb1-B)/(Ca1-B)))，Qa1表示第一HNO3吸附剂管中HNO3的质量，Qa2表示第二HNO3吸附剂管中HNO3的质量。
可选的，所述当所述气态NH3的样品回收率大于样品回收率设定值时，对所述颗粒态NH4 +的沉降通量进行矫正，具体包括：
当所述气态NH3的样品回收率大于样品回收率设定值时，根据公式CV2=T2-(Qb1+Qb2)，确定所述颗粒态NH4 +的沉降通量的矫正值；
其中，T2=Qb1*(1/1-((Cb2-B)/(Ca2-B)))，Qb1表示第一NH3吸附剂管中NH3的质量，Qb2表示第二NH3吸附剂管中NH3的质量。
可选的，所述获取采样装置中所述气态HNO3的浓度和所述气态NH3的浓度，具体包括：
将5mL设定浓度的H2O2溶液滴入HNO3吸附剂管中，对所述HNO3吸附剂管中的HNO3进行浸提；
将3mL的蒸馏水滴入NH3吸附剂管中，对所述NH3吸附剂管中的NH3进行浸提；
将10mL设定浓度的H2O2溶液滴入NO3 -吸附剂隔膜中，对所述NO3 -吸附剂隔膜中的颗粒态NO3 -进行浸提；
将10mL的蒸馏水滴入NH4 +吸附剂隔膜中，对所述NH4 +吸附剂隔膜中的颗粒态NH4 +进行浸提。
可选的，所述H2O2溶液的浓度为0.00215mol/L。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种大气氮干沉降物采样装置及计算方法，包括HNO3吸附剂管、NH3吸附剂管、NO3 -吸附剂隔膜和NH4 +吸附剂隔膜；HNO3吸附剂管含有氢氧化钾、甘油和甲醇的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的气态HNO3。NH3吸附剂管含有柠檬酸和甲醇的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的气态NH3；NO3 -吸附剂隔膜含有氢氧化钾、甘油和甲醇的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的颗粒态NO3 -；NH4 +吸附剂隔膜含有柠檬酸和甲醇的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的颗粒态NH4 +。本发明通过HNO3吸附剂管、NH3吸附剂管、NO3 -吸附剂隔膜和NH4 +吸附剂隔膜分别对气态HNO3、气态NH3、颗粒态NO3 -和颗粒态NH4 +进行吸附采集，因此，基于本发明的采样装置可以分别对大气中气态HNO3、气态NH3、颗粒态NO3 -和颗粒态NH4 +的沉降通量进行计算。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的采样装置示意图；
图2为本发明实施例提供的气体采集装置的内部图；
图3为本发明实施例提供的大气氮干沉降物计算流程图。
符号说明：第一HNO3吸附剂管-1，第二HNO3吸附剂管-2，第一NH3吸附剂管-3，第二NH3吸附剂管-4，NO3 -吸附剂隔膜-5，NH4 +吸附剂隔膜-6。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种大气氮干沉降物采样装置及计算方法，可采集并计算出大气中不同Nr种类的沉降通量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种大气氮干沉降物采样装置，包括：HNO3吸附剂管、NH3吸附剂管、NO3 -吸附剂隔膜5和NH4 +吸附剂隔膜6。
所述HNO3吸附剂管的内壁附着由氢氧化钾、甘油和甲醇组成的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的气态HNO3。
所述NH3吸附剂管的内壁附着由柠檬酸和甲醇组成的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的气态NH3。
所述NO3 -吸附剂隔膜5的内壁附着由氢氧化钾、甘油和甲醇组成的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的颗粒态NO3 -。
所述NH4 +吸附剂隔膜6的内壁附着由柠檬酸和甲醇组成的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的颗粒态NH4 +。
在一些实施例中，如图1所示，所述采样装置包括HNO3吸附剂管、NH3吸附剂管、NO3 -吸附剂隔膜5和NH4 +吸附剂隔膜6，所述采样装置由两根HNO3吸附剂管、两根NH3吸附剂管、一层NO3 -吸附剂隔膜5和一层NH4 +吸附剂隔膜6组成，所述采样装置中所述HNO3吸附剂管包括第一HNO3吸附剂管1和第二HNO3吸附剂管2，所述NH3吸附剂管包括第一NH3吸附剂管3和第二NH3吸附剂管4，具体可以如下：
所述HNO3吸附剂管为含有设定浓度的氢氧化钾、甘油和甲醇的混合溶液的HNO3吸附剂管，用于吸附大气中的HNO3。所述NH3吸附剂管为含有设定浓度的柠檬酸和甲醇的混合溶液的NH3吸附剂管，用于吸附大气中的NH4。所述NO3 -吸附剂隔膜5为含有设定浓度氢氧化钾、甘油和甲醇的混合溶液的液体层，用于吸附大气中的颗粒态NO3 -。所述NH4 +吸附剂隔膜6为含有设定浓度柠檬酸和甲醇的混合溶液的液体层，吸附大气中的颗粒态NH4 +。
其中，HNO3吸附剂管、NH3吸附剂管、NO3 -吸附剂隔膜5和NH4 +吸附剂隔膜6的制作方法如下：
HNO3吸附剂管（吸HNO3gas）：用电子天平（精度：0.01g）称取1gKOH和1g甘油，然后加入甲醇（50mL）将其溶解并将混合溶液定容至100mL。
NH3吸附剂管（吸NH3gas）：用电子天平（精度：0.01g）称取5.4g柠檬酸，然后加入甲醇（50mL）将其溶解并定容至100mL。
吸PNO3 -膜（NO3 -吸附剂隔膜5）：用电子天平（精度：0.01g）称取5gKOH（氢氧化钾）和10g甘油，然后加入甲醇（50mL）将其溶解并将混合溶液定容至100mL，根据25mm直径加60μL的比例，确定该孔径x下的膜需要加的量。
吸PNH4 +膜（NH4 +吸附剂隔膜6）：用电子天平（精度：0.01g）称取13g柠檬酸，然后加入甲醇（50mL）将其溶解并定容至100mL，根据25mm直径加60μL的比例，确定该孔径x下的膜需要加的量。
其中，在各吸附剂配制好之后，收集气态活性氮的扩散管需要用真空泵组连的器材将管壁吹涂均匀，时间大约为3分钟，收集颗粒物态活性氮的滤膜需用镊子将其均匀放置于培养皿中（膜与膜之间不要重叠），用真空泵对其抽滤3分钟。
在一些实施例中，大气氮干沉降物的采样装置可以应用于气体采集装置中。
具体的，气体采集装置包括：电路组件和气路组件；电路组件包括电源控制器；气路组件包括：气体流量泵、气体流量计、气体管路和上述采样装置。
电源控制器，与气体流量泵的电源端口连接。
气体流量泵，进气口与气体采样装置一端通过气体管路连接，出气口与气体流量计进气口通过气体管路连接，用于主动抽气。
气体采集装置，另一端与空气相通，用于通过上述采样装置中的吸附剂吸附大气中的Nr污染物。
气体流量计，出气口与空气相通，用于测量采样气体体积。
其中，气体采集装置还可以由气体流量计1套、气体流量泵1套、采样装置1套、太阳能1套、电源控制器1套、蓄电池1套、安装支架1套、野外防护机箱1套、气体配套管路配件组成。
具体的，在气体采集装置的电路部分中的太阳能板、电源控制器、蓄电池和气体流量泵，具体可以如下：
太阳能板是气体采集装置的能量来源。它将太阳能转化为电能，并通过电源线连接到电源控制器的电源输入接口。太阳能板的功率大小决定了整个系统的稳定性和工作效率。
电源控制器是整个系统的核心，它用于控制电能的充放电以及转换。电源控制器将太阳能板的能量通过电源线连接到电池充放电接口，同时将输出电源通过电源线连接到气体流量泵的电源端口。电源控制器还能够检测系统的工作状态，并输出相应的状态信息。
蓄电池是用于储存系统供电能量的部件，在电源控制器的充放电控制下，将太阳能板收集到的能量储存起来，以备不时之需。电源控制器的电池充放电接口通过电源线连接到蓄电池的正负极，以便进行电能的充电和放电。
气体流量泵是气体采集装置中的关键部件，用于控制气体的流动和供给。它通过电源线将电源控制器提供的电能转换为机械能，使气体流动。大气中的气体主要由供电系统给气体流量泵供电，流量泵工作带动气体流动，从而实现气体采集装置的基本运行。
具体的，在气体采集装置的气路部分中的气体流量泵、气体采样装置和气体流量计，具体可以如下：
气体流量泵是气体采集装置中的关键部件，用于控制气体的流动和供给。它有进气口和出气口，进气口前端由聚乙烯塑料软管连接气体采样装置，出气口端由聚乙烯软管连接气体流量计的进气口端。气体流量泵通过电源线将电源控制器提供的电能转换为机械能，使气体流动。气体待采集样品在进入气体流量泵进气口前需要通过聚乙烯塑料软管连接气体采样装置，在气体采样装置内进行采样处理，再通过气体流量泵供给到后续处理单元中。
气体采样装置是用于采样和处理气体待测样品的装置，连接气体流量泵进气口前端的聚乙烯管最前端连接防雨漏斗，通常放置在露天场地上。聚乙烯塑料软管连接气体采样装置前端，使得待采集的空气通过聚乙烯管输送至气体采样装置。气体采样装置通常包括过滤、干燥、冷凝等几个步骤，并会在最后用气体流量泵将采集的气体送往气体采集装置的后续处理单元中。
气体流量计是用于测量气体流量的仪器，连接气体流量泵出气口端的聚乙烯软管也会连接到气体流量计的进气口端。常用的气体流量计有浮子式流量计、涡旋流量计等。气体流量计能够精确测量气体流量大小，并向后续处理单元提供准确的气体流量信息。
在一些实施例中，如图2所示，气体采集装置主要由太阳能电板以及采样机箱两部分组成，通过固定装置，两部分固定在安装立杆上，通过水泥底座固定在采样地点。在太阳能电板提供电力的情况下，气体流量泵开始工作，保持设备8-20m3/月的进气量，气体首先经过气体采样装置，后经过设备气体管路进入气体流量计的进气口，后通过气体流量计后通过气体管路进入气体流量泵，出气体流量泵之后经过气体管路排出。
具体的，如图2所示，太阳能电板安装要充分考虑当地的日照情况，保证太阳能电板有充分的日照时间。
并且，气体采集装置需要具有一个蓄电池，在阳光充足的情况下可以蓄电，保证在长时间阴雨天气时能够正常运营；该设备在蓄电池和气体流量泵之间具有一个电压适配器，经过适配器电压由12V转变为5V，保证气体流量泵能够正常运行。
具体的，气体采集装置具备一个小型气体采样泵，运行时空气中的气体缓慢经过采样装置，确保空气的目标污染物可以被充分吸收。
其中，气体采集装置具备一套采样链，装置呈U型、包括4个采样玻璃管及两个采样膜，可以采集大气中多种的含氮化合物，包括NH3、HNO3、PNH3、PNO2，进入装置的气体会首先经过采样装置，大气中的相应含氮污染物在经过采样装置后会被逐步地剥离，吸附在采样装置上。
气体采集装置具备一个灵敏的气体流量计，可以记录进入采样装置大气的具体体积。
气体采集装置的各个进气口均具备一个防雨漏斗，保证在降雨天气设备运营时，设备内部不会进入雨水。
如图3所示，本发明还提供了一种大气氮干沉降物的计算方法，包括：
步骤1：根据采样装置中气态HNO3的浓度、气态NH3的浓度以及气体的干沉降速率，分别确定所述采样装置中所述气态HNO3的沉降通量和所述气态NH3的沉降通量。
步骤2：根据所述采样装置中的颗粒态NO3 -的浓度、颗粒态NH4 +的浓度以及颗粒物的干沉降速率，分别确定所述采样装置中所述颗粒态NO3 -的沉降通量和所述颗粒态NH4 +的沉降通量。
在一些实施例中，在步骤1之前，还可以包括：
获取采样装置中所述气态HNO3的浓度和所述气态NH3的浓度。
其中，所述气态HNO3的浓度包括第一HNO3浓度和第二HNO3浓度；所述第一HNO3浓度为所述第一HNO3吸附剂管1中HNO3的浓度，所述第二HNO3浓度为所述第二HNO3吸附剂管2中HNO3的浓度。
所述气态NH3的浓度包括第一NH3浓度和第二NH3浓度；所述第一NH3浓度为第一NH3吸附剂管3中NH3的浓度，所述第二NH3浓度为第二NH3吸附剂管4中NH3的浓度。
在一些实施例中，获取采样装置采集的样品中各类含氮元素物质的物质浓度可以采用浸提的方法，具体可以如下：
1）浸提第一HNO3吸附剂管1和第二HNO3吸附剂管2：取16.7mL30%H2O2用高纯水定容至100mL，再从中取出10mL，用高纯水定容至1000mL，得到的H2O2溶液为浓度为0.00215mOl/L，采用H2O2溶液浸提两次，每次加5mL上述溶液，第一次1小时，第二次30分钟，第二次时间也可以为1小时，这样能使浸提更充分一点。
2）浸提第一NH3吸附剂管3和第二NH3吸附剂管4：用高纯水浸提，浸提两次，每次加3mL，第一次1-2h，第二次0.5-1h。
3）NO3 -吸附剂隔膜PNO3 -：取16.7mL30%H2O2溶液用高纯水定容至100mL，再从中取出10mL，用高纯水定容至1000mL，浸提一次，一次性加10mL，浸提时间为1.5-2h。
4）NH4 +吸附剂隔膜PNH4 +：加高纯水，浸提一次，一次性10mL，浸提时间为1.5-2h。
其中，采样装置在采样前，还需要进行前处理（预处理），具体可以如下：
（1）HNO3吸附剂管（吸硝）用142mL/2L的HNO3溶液（取142mL HNO3用去离子水定容到2L）浸泡一天，清洗干净（自来水加去离子水），然后烘干。
（2）NH3吸附剂管（吸铵）用2g/2L的NaOH溶液浸泡一天（取2g NaOH用去离子水（或高纯水）溶解后去离子水定容到2L），然后清洗干净（自来水加去离子水），烘干。
（3）HNO3吸附剂管和NH3吸附剂管用自来水清洗三遍再用去离子水清洗三遍，然后放在铁盘中在烘箱中90-100℃烘干（100℃烘箱可能受不了，建议90℃即可）。
其中，浸提之后的采样系统（HNO3吸附剂管，NH3吸附剂管和颗粒物吸附装置）均用自来水浸泡24小时，之后再用自来水清洗干净，再放入烘箱中90℃烘干，待冷却之后进行制作前处理（见上前处理）。
在一些实施例中，在步骤2之后，还包括：
根据公式R1%=（Ca1*D-B*D）/(（Ca1*D-B*D）+（Cb1*D-B*D）)*100，确定所述气态HNO3的样品回收率；式中，R1%为气态HNO3的样品回收率，Ca1为第一HNO3浓度，Cb1为第二HNO3浓度，D为提取液体积，B表示对应空白样品的浓度值。
当所述气态HNO3的样品回收率大于样品回收率设定值时，对所述颗粒态NO3 -的沉降通量进行矫正。
当所述气态HNO3的样品回收率不大于样品回收率设定值时，不对所述颗粒态NO3 -的沉降通量进行矫正。
根据公式R2%=（Ca2*D-B*D）/(（Ca2*D-B*D）+（Cb2*D-B*D）)*100，确定所述气态NH3的样品回收率；式中，R2%为气态NH3的样品回收率，Ca2为第一NH3浓度，Cb2为第二NH3浓度，D为提取液体积，B表示对应空白样品的浓度值。
当所述气态NH3的样品回收率大于样品回收率设定值时，对所述颗粒态NH4 +的沉降通量进行矫正。
当所述气态NH3的样品回收率不大于样品回收率设定值时，不对所述颗粒态NH4 +的沉降通量进行矫正。
具体的，当所述气态HNO3的样品回收率大于样品回收率设定值时，对所述颗粒态NO3 -的沉降通量进行矫正，具体包括：
当所述气态HNO3的样品回收率大于样品回收率设定值时，根据公式CV1=T1-(Qa1+Qa2)，确定所述颗粒态NO3 -的沉降通量的矫正值。
其中，T1=Qa1*(1/1-((Cb1-B)/(Ca1-B)))，Qa1表示第一HNO3吸附剂管1中HNO3的质量，Qa2表示第二HNO3吸附剂管2中HNO3的质量。
具体的，当所述气态NH3的样品回收率大于样品回收率设定值时，对所述颗粒态NH4 +的沉降通量进行矫正，具体可以如下：
当所述气态NH3的样品回收率大于样品回收率设定值时，根据公式CV2=T2-(Qb1+Qb2)，确定所述颗粒态NH4 +的沉降通量的矫正值。
式中，T2=Qb1*(1/1-((Cb2-B)/(Ca2-B)))，Qb1表示第一NH3吸附剂管3中NH3的质量，Qb2表示第二NH3吸附剂管4中NH3的质量。
其中，颗粒物样品的计算，具体可以如下：
T(PNO3-/PNH4+)=Q(PNO3-/PNH4+)-CV
公式中T(PNO3-/PNH4+)为采样系统中颗粒物膜的Q值、CV为气态N物种测得的矫正值。
具体的，Qa1、Qa2、Qb1、Qb2的计算公式，具体可以如下：
气体采样装置记录采样期间内采集空气体积，根据浸提液体积，浓度及所采集的大气的体积来计算各种活性氮种类在大气中的含量，用公式表示如下：
公式中Q表示大气活性氮含量（μgNm-3），Ca表示测定的样品浸提液中活性氮浓度（mgNL-1），Cb表示空白样浸提液中活性氮浓度（mg N L-1），D表示提取液体积、v表示浸提液体积（ml），V表示一定时间内采集的大气体积（m3）。
在一些实施例中，根据所述采样装置中气态HNO3的浓度和气态NH3的浓度，基于气体干沉降速率公式，分别确定所述采样装置中所述气态HNO3的沉降通量和所述气态NH3的沉降通量，具体可以如下：
为了计算大气干沉降，结合本装置测的监测点大气中含N污染物的浓度，创新提出了一种计算大气干沉降的方法。
推算法是基于微气象学法推算而来、其估计的干沉降量为大气Nr组分（HNO3和NH3）浓度与它们各自的干沉降速率的成绩，公式表达如下：
Fd=Cz*Vd
其中， Fd 为沉降通量， CZ 为一定采样高度的（Z）的Nr浓度， Vd 为大气Nr组分的干沉降速率，可通过实地气象和下垫面的参数计算。
其中，大气Nr组分干沉降速率的估算遵照标准的大叶阻力串联模型，其中气体和气溶胶的速率模拟采用不同的参数。
气体的干沉降速率计算公式如下：
Vd=（ra+rb+rc）-1（1）
Vd为干沉降速率；ra是地面到特定高度的空气动力学阻抗（适用于所有气体），该参数与摩擦速度、大气稳定度、表面粗糙度有关；rb是准流层阻抗（只与通量气体在大气中的分子扩散率有关），远小于ra；rc是地表阻抗，受到土地利用类型、气体类型、植被类型、温度等气象条件的影响。
其中，根据所述采样装置中的颗粒态NO3 -的浓度和颗粒态NH4 +的浓度，基于颗粒物干沉降速率公式，分别确定所述采样装置中所述颗粒态NO3 -的沉降通量和所述颗粒态NH4 +的沉降通量，具体可以如下：
Fd=Cz*Vd
其中Fd为沉降通量，CZ为一定采样高度的（Z）的Nr浓度，Vd为Nr组分的干沉降速率，可通过实地气象和下垫面的参数计算。
其中，大气Nr组分干沉降速率的估算遵照标准的大叶阻力串联模型，其中气体和气溶胶的速率模拟采用不同的参数。
颗粒物干沉降速率计算公式：
Vd=Vg+（Ra+Rs）
-1
该公式中Vg是重力沉降速度，与气溶胶密度、直径、重力加速度以及空气分子的粘滞系数有关；Ra是冠层之上的空气动力学阻抗，计算该参数将用到高度、表面粗糙度、大气稳定函数、冯卡曼系数以及粗糙速度；Rs是地表阻抗，受到地表类型、粗糙速度、布朗运动和粒子碰撞的影响。此外，干沉降速率的计算中还考虑了粒子的吸湿增长对粒子半径的影响。
综上所述，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种实用性的大气氮物种的主动采样装置，通过仪器抽气的方法，使空气中的Nr物种经过采样装置，采样装置可以对空气中的Nr物种进行充分的吸附，结合模型模拟出的沉降速率从而计算出大气Nr的沉降通量。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种大气氮干沉降物的计算方法，其特征在于，包括大气氮干沉降物采样装置，所述采样装置包括：HNO3吸附剂管、NH3吸附剂管、NO3 -吸附剂隔膜和NH4 +吸附剂隔膜；
所述HNO3吸附剂管的内壁附着由氢氧化钾、甘油和甲醇组成的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的气态HNO3；所述HNO3吸附剂管包括第一HNO3吸附剂管和第二HNO3吸附剂管；
所述NH3吸附剂管的内壁附着由柠檬酸和甲醇组成的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的气态NH3；所述NH3吸附剂管包括第一NH3吸附剂管和第二NH3吸附剂管；
所述NO3 -吸附剂隔膜的内壁附着由氢氧化钾、甘油和甲醇组成的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的颗粒态NO3 -；
所述NH4 +吸附剂隔膜的内壁附着由柠檬酸和甲醇组成的混合溶液，用于吸附大气气溶胶中的颗粒态NH4 +；
所述计算方法包括：
步骤1：根据所述采样装置中气态HNO3的浓度、气态NH3的浓度以及气体的干沉降速率，分别确定所述采样装置中所述气态HNO3的沉降通量和所述气态NH3的沉降通量；
步骤2：根据所述采样装置中的颗粒态NO3 -的浓度、颗粒态NH4 +的浓度以及颗粒物的干沉降速率，分别确定所述采样装置中所述颗粒态NO3 -的沉降通量和所述颗粒态NH4 +的沉降通量；
其中，在步骤1之前，还包括：
获取采样装置中所述气态HNO3的浓度和所述气态NH3的浓度；
其中，所述气态HNO3的浓度包括第一HNO3浓度和第二HNO3浓度；所述第一HNO3浓度为所述第一HNO3吸附剂管中气态HNO3的浓度，所述第二HNO3浓度为所述第二HNO3吸附剂管中气态HNO3的浓度；
所述气态NH3的浓度包括第一NH3浓度和第二NH3浓度；所述第一NH3浓度为第一NH3吸附剂管中气态NH3的浓度，所述第二NH3浓度为第二NH3吸附剂管中气态NH3的浓度；
其中，在步骤2之后，还包括：
根据公式R1％＝(Ca1*D-B*D)/((Ca1*D-B*D)+(Cb1*D-B*D))*100，确定所述气态HNO3的样品回收率；式中，R1％为气态HNO3的样品回收率，Ca1为第一HNO3浓度，Cb1为第二HNO3浓度，D为提取液体积，B表示对应空白样品的浓度值；
当所述气态HNO3的样品回收率大于样品回收率设定值时，对所述颗粒态NO3 -的沉降通量进行矫正；
当所述气态HNO3的样品回收率不大于所述样品回收率设定值时，不对所述颗粒态NO3 -的沉降通量进行矫正；
根据公式R2％＝(Ca2*D-B*D)/((Ca2*D-B*D)+(Cb2*D-B*D))*100，确定所述气态NH3的样品回收率；式中，R2％为气态NH3的样品回收率，Ca2为第一NH3浓度，Cb2为第二NH3浓度，D为提取液体积，B表示对应空白样品的浓度值；
当所述气态NH3的样品回收率大于样品回收率设定值时，对所述颗粒态NH4 +的沉降通量进行矫正；
当所述气态NH3的样品回收率不大于样品回收率设定值时，不对所述颗粒态NH4 +的沉降通量进行矫正；
其中，所述当所述气态HNO3的样品回收率大于样品回收率设定值时，对所述颗粒态NO3 -的沉降通量进行矫正，具体包括：
当所述气态HNO3的样品回收率大于样品回收率设定值时，根据公式CV1＝T1-(Qa1+Qa2)，确定所述颗粒态NO3 -的沉降通量的矫正值；
其中，T1＝Qa1*(1/1-((Cb1-B)/(Ca1-B)))，Qa1表示第一HNO3吸附剂管中HNO3的质量，Qa2表示第二HNO3吸附剂管中HNO3的质量；
所述当所述气态NH3的样品回收率大于样品回收率设定值时，对所述颗粒态NH4 +的沉降通量进行矫正，具体包括：
当所述气态NH3的样品回收率大于样品回收率设定值时，根据公式CV2＝T2-(Qb1+Qb2)，确定所述颗粒态NH4 +的沉降通量的矫正值；
其中，T2＝Qb1*(1/1-((Cb2-B)/(Ca2-B)))，Qb1表示第一NH3吸附剂管中NH3的质量，Qb2表示第二NH3吸附剂管中NH3的质量。
2.根据权利要求1所述的一种大气氮干沉降物的计算方法，其特征在于，所述HNO3吸附剂管中100mL的混合溶液包括1g氢氧化钾、1g甘油和50mL甲醇；
所述NH3吸附剂管中100mL的混合溶液包括5.4g柠檬酸和50mL甲醇；
所述NO3 -吸附剂隔膜中100mL的混合溶液包括5g氢氧化钾、10g甘油和50mL甲醇；
所述NH4 +吸附剂隔膜中100mL的混合溶液包括13.0g柠檬酸和50mL甲醇。
3.根据权利要求1所述的一种大气氮干沉降物的计算方法，其特征在于，所述获取采样装置中所述气态HNO3的浓度和所述气态NH3的浓度，具体包括：
将5mL设定浓度的H2O2溶液滴入HNO3吸附剂管中，对所述HNO3吸附剂管中的HNO3进行浸提；
将3mL的蒸馏水滴入NH3吸附剂管中，对所述NH3吸附剂管中的NH3进行浸提；
将10mL设定浓度的H2O2溶液滴入NO3 -吸附剂隔膜中，对所述NO3 -吸附剂隔膜中的颗粒态NO3 -进行浸提；
将10mL的蒸馏水滴入NH4 +吸附剂隔膜中，对所述NH4 +吸附剂隔膜中的颗粒态NH4 +进行浸提。
4.根据权利要求3所述的一种大气氮干沉降物的计算方法，其特征在于，所述H2O2溶液的浓度为0.00215mol/L。
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