[发明专利]大气沉降收集装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种大气沉降收集装置，涉及土壤污染源解析科研技术领域，大气沉降收集装置包括箱体、雨水收集装置、遮雨组件和进气系统，箱体的上部出气口上方固定设置有遮雨组件，雨水收集装置的输出端位于箱体的上部，进气系统的输入口位于箱体外，进气系统的输出端位于箱体内；本发明还公开了一种大气沉降收集装置的使用方法，包括以下步骤：进气系统向箱体内输送未过滤的空气，雨水收集装置的上端开口保持关闭，进行干沉降收集；进气系统向箱体内输送过滤的空气，进行湿沉降收集，且在此期间，下雨时，雨水收集装置开口开启，雨停后雨水收集装置开口关闭，能够对干湿沉降分别进行原位收集实验，便于研究干湿沉降在实际环境中的作用规律。

技术领域

本发明涉及土壤污染源解析科研技术领域，特别是涉及一种大气沉降收集装置及其使用方法。

背景技术

人类活动每年向大气排放大量的镉，并通过大气长距离传输后沉降到地表生态系统内，对表生环境和大众健康造成严重危害。大气沉降是地气界面物质交换下行过程的主要途径，大量人为排放重金属进入大气与细颗粒物结合后可在全球范围内进行传输，但最终会沉降到地表环境。在全球范围内，水生生态系统中每年超过20％的镉来源于大气沉降；而在全球陆生农业生态系统中，大气沉降镉量超过灌溉、有机肥和矿物肥料施用量，成为最主要的输入途径，平均高达44％(范围：3％-99％)，其中我国大气沉降镉占农田生态系统总输入量的35％，不管是我国农业生态系统镉的总输入通量，还是大气隔输入通量均显著高于欧美地区，而且随着我国经济的快速发展以及对有色金属的需求的增加，大气镉排放可能维持当前水平或持续增加。因此，作为大气镉排放大国，我国很多地区会持续经历大气高镉沉降的风险，特别是在一些典型区域，如受高负荷大气镉沉降影响的有色金属冶炼区，其周边农业环境中镉的生物地球化学演化与大气沉降带入的镉的地球化学演化行为密不可分，并在某种程度上受到大气镉及其沉降过程的制约。大气湿沉降镉主要以小分子胶体态(3kDa)和离子态(0.45μm)形式存在，分别占82％和90％以上；大气干沉降中可交换态和碳酸盐结合态镉占25％以上，而在东亚沿海地区该形态镉占比高达70％以上，而这部分镉具有较强的迁移、生物累积和毒理学效应。高活性的镉通过大气沉降进入土壤后更容易在土壤团聚体的表层富集，土壤中原有的镉(包括：母岩基质、人为活动带入、早先沉降的大气镉)主要在土壤团聚体内部富集，而富集在土壤表层团聚体中的镉可交换态比例显著高于土壤团聚体内部，说明大气沉降的镉主要是以高可移动态和生物有效态的形式与土壤团聚体结合。但是在现有研究中，大气干、湿沉降对于土壤-作物系统的贡献和作用机制始终无法被探究清楚，有些研究将大气干、湿沉降进行收集，再作用于土壤-作物系统进行模拟，却不能进行原位实验，无法判断在实际环境中的作用规律。

发明内容

本发明的目的是提供一种大气沉降收集装置及其使用方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够对干湿沉降分别进行原位收集实验，便于研究干湿沉降在实际环境中的作用规律。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种大气沉降收集装置，包括箱体、雨水收集装置、遮雨组件和进气系统，所述箱体的底部开口，所述箱体的底部开口边沿用于与地面密封固定连接，所述箱体的上部设置有出气口，且所述出气口上方固定设置有所述遮雨组件以防止雨水通过所述出气口进入所述箱体内，所述雨水收集装置的上端开口能够启闭，所述雨水收集装置的上端开口面积与所述箱体的下端开口面积相等，所述雨水收集装置的输出端位于所述箱体的上部以向所述箱体内喷洒雨水，所述进气系统的输入口位于所述箱体外，所述进气系统的输出端位于所述箱体内，所述进气系统中设置有过滤组件，所述过滤组件用于过滤进入所述箱体内的外界空气中含有沉降元素的杂质，所述进气系统能够向所述箱体内输出经过所述过滤组件过滤的外界空气或未经过滤的外界空气。