使用低成本的R-WASH系统对湿沉降物进行高分辨率采样和化学特性分析

《Environmental Technology》：High-resolution sampling and chemical characterisation of wet deposition using the low-cost R-WASH system

　　高分辨率雨水采样器R-WASH在九次降雨事件中每小时采集样本，分析铵、亚硝酸盐、硝酸盐及颗粒金属浓度，发现金属在降雨初期浓度峰值显著，氮化合物浓度稳定。模型性能随时间分段增加提升，尤其是铜和锌（R2>0.85）。

　　

摘要

湿沉降和干沉降在大气污染物去除过程中起着关键作用，其过程既受气象条件影响，也受化学成分的制约。尽管这些现象发生在事件发生期间的短时间尺度（如每小时），但现有的监测方法大多依赖于每日或基于事件的采样方式，这限制了我们对气体捕获和污染物沉降短期变化的理解。本文介绍了R-WASH（RainWater Automatic Sampler Hardware）的开发和应用，这是一种低成本、开源的半自动设备，可用于高分辨率（每小时）的雨水采样。该系统包括收集、分配和储存模块（最多可容纳24个样品瓶）。我们在九次降雨事件中测试了该系统，共收集了91个每小时样本，并通过光谱法分析了其中的铵、亚硝酸盐、硝酸盐，以及通过酸消化和原子吸收光谱法分析了颗粒态金属（镉、铜、铬、镍、锌）的含量。回收测试证实了该系统具有较高的采样效率和良好的化学稳定性。数据分析显示：颗粒态金属在降雨初期浓度最高，而氮化合物的浓度则基本保持稳定。相关性分析表明，金属含量与颗粒物浓度呈正相关，与温度和时间步长呈负相关，这表明它们与颗粒物介导的沉降过程及早期气体捕获过程密切相关；相比之下，氮化合物的相关性较弱且变化较大，这可能与其较高的溶解度及持续的大气输入有关。回归模型的性能随着时间间隔宽度的增加而提高，尤其是对于铜和锌这两种金属（在5小时的时间间隔下，R2 > 0.85）。这些发现强调了高分辨率采样在理解沉降过程中的重要性。