校准被动采样 - NH多情节场测量₃与动态管法和被动采样的组合排放

氨（NH _3）是从在欧盟农业源发射的唯一大气微量气体主要（90％）。虽然农业也是一个主要来源（>欧盟排放的50％），这些既有助于一下〜5％的总EU15人为温室气体排放量。与此相反，农业的NH ₃排放负责大约45％的排放衍生富营养化，欧盟15 ¹内酸化和12％的细粉尘形成的31％。除了 ​​不利影响生态系统和人类健康，通过NH ₃排放氮（N）的损失是经济损失给农民^2。氮肥是一种通过现代农业提供食品生产率高的关键。除了 ​​对环境的损害，NH ₃排放，因此，意味着营养素相当大的损失，作为NH ₃从肥料铵衍生，除硝化密钥矿物氮物种直接利用能治作物生长过程和产量的工厂。氮肥应用的贡献20-80十亿€每年的利润为欧盟农民，但反过来，据估计，NH ₃从农业释放到空气中造成〜年度损坏50个十亿€欧盟^3。因此，还原的NH ₃排放的是必不可少的既降低对环境的影响，并增加施加N的效率

在农业方面，NH ₃主要发出动物的房子，粪便（泥浆，厌氧digestates（AD），固体肥料）的存储和管理，以及肥料领域的应用。的倾向发出NH _3的不同取决于粪便成分， 如干物质含量和肥料的pH值。基于合成氮肥如尿素，磷酸二铵一定程度铵和胺也有助于NH ₃排放。虽然钙质硝酸铵（CAN）是主要的氮肥在许多欧洲国家，使用大颗粒尿素的增加，并且是第二次在中欧和西欧CAN于2012年⁴尿素是在发展中国家尤为流行，由于高N含量的优势，安全，运输方便，是世界上最重要的合成氮肥^5。然而，pH值和表层土壤NH ₄ ⁺尿素水解产生-concentrations的增加可导致高NH ₃排放。这会导致低氮利用效率，尤其是在碱性土壤或土壤具有低吸附能力，这限制了在欧洲^6,7-使用尿素肥料。

从有机和无机肥和牲畜外壳上NH ₃排放许多研究近几十年来^6,8。然而，相关的研究NH氨emitt的申请后₃排放已执行ING化肥仍然是有限的。这特别适用于氨的排放量，使用肥料类型，场地条件和作物生长之间的关系。在理想情况下，这需要重复的田间试验中，由于作物对只能在一个实验设计包括用于统计检验字段复制进行验证处理的可变响应。

氨损 ​​失，因此应该还复制多情节的现场试验⁹确定，但占主导地位的氨的减肥方法产生的量化的排放（ 即公斤N /（公顷* H））需要大的场区（微气象方法），昂贵的设备（风洞），或者在场的电力供给这使得它们在重复的田间试验中应用困难或不可能。此外，风洞的特定设置而受到批评相对于得到的发光值¹⁰的精确度。因此，存在为强烈需要2N氨损失的方法来确定在重复的田间试验中氨氮排放量。这种方法可以用来帮助提高农业的措施，以减少基础上，场地条件，施肥种类，使用方法和作物生长统计学验证效果氨氮排放量。

新方法的基本思想，校准被动采样，是提供一种用于测量在许多小区通过同时测量结果与上几个重复这两种方法链接的简单的半定量测量方法中，用一个定量的方法。相比，在原始出版物¹¹中的设计修改被动采样用作半定量测量方法。动态管法^{（DTM）12，}一个校准动态室法中，采用以获得传递系数，它转换被动取样定量损失的半定量的损失（千克氮公顷^-1）。由于在腔室中的低的空气交换率从DTM获得系统未校准的排放量要比真正的排放量低约一个数量级。不过，这个问题是由校准方程，校正该室通量取决于原位风力条件¹³克服。当腔室具有相同的内部顶空体积和设计中的那些校准试验中使用这些校准方程只能应用。腔室可以直接插在土壤或放置在土壤环。后者防止土壤过度干扰，并允许在密集的草皮或压实土几乎密不透风引进室。此外，待测试肥料的确切量可以在土壤环内施加。然而，在土壤环土壤土块也可以意味着在腔和土壤环之间的夹紧。

图1：同时measuremeNT与被动采样，并在田间室法（DTM）。被动采样位于方密谋0.15米以上土壤/冠层的中心。与DTM测量是根据测量日期剧情内进行至少2个位置。专门用于收割面积不应室和被动采样测量操作的影响。

来导出传递系数测量在这两种方法的少数地块同时进行（ 图1）。重要的是，它们都具有相同的总测量持续时间应用，该测量是在同一时间进行的（1小时内）。原则促进许多重复的转移系数的应用是基于这样的事实，被动采样器放置在一个均匀的试验田，以适当的距离到障碍物干扰风场作为树篱，建筑物等。（至少10倍，理想地20 obstac次乐高^）14，具有相同的环境条件下同一NH ₃吸收行为。因此，例如，在一个情节低50％的发射将直接由一个取样溶液转化为减少50％的氨的吸收。因此，用于酸阱值的比例在单个情节的转移系数可用于按比例在相同的现场试验所用的所有酸的陷阱的值。由于对被动采样¹¹的氨吸收效率变化的环境条件（温度，风速，表面粗糙度）效应的传递系数具有分别以导出针对每个测量活动。

采用这两种方法的一般特征和要求的田间试验设计包括4个放置在由波纹管泵（DTM），被动采样和大型二次试验田大缓冲与聚四氟​​乙烯（PTFE）油管相连，通风的土壤动态室对于空间热度庆安NH ₃漂移地块之间的发射测量实际情节的影响。

被动采样填充用稀硫酸（0.05 MH ₂ SO _4）并放置在图的中心。在被动采样溶液不断吸收氨，并根据排放的预期强度定期更换。同时，NH ₃通量与在两个处理区的DTM和在时间的特定时间点的控制积测量。相反，风洞，这两种方法组合在校准被动采样只对土壤湿度，土壤温度和降雨非常有限的影响，从而影响氨气排放的损失非常强烈^6,8。虽然被动采样是在这些变量上面装土壤，植被表面0.15米，无任何影响，与DTM室测量最后只剩下约5分钟减少潜在室效应降至最低。 </p>

在取样溶液_的 NH ₄ ⁺浓度精确的结果可以通过与铵敏感电极测量来获得。用连续流自动分析仪的测量可能是有问题如在这些仪器可以通过所使用的取样溶液和化学品的酸性pH通过阻碍施加pH敏感色反应需要修改。在通过DTM的室系统通过空气NH ₃浓度瞬间带指示灯管测量。测得的NH ₃浓度记录每次测量后数据表。

对于DTM，NH ₃通量（毫克N /（平方米* h））进行从测量_的 NH ₃浓度，并通过四腔系统中的空气流率和由腔室（式1，段落2.5.1）所覆盖的面积来计算。由此产生的未校准通量（这低估了真正的排放量）被调整为亏损定量用校准方程（方程2和3，请参见第2.5.1）。 DTM中的缩放累积_的 NH ₃损失（公斤/公顷）由平均两个后续测量日期之间的磁通量，此平均流量与每个间隔的持续时间相乘，并从测量的所有测量间隔加入式的所有损失计算运动。从被动采样累积定性NH ₃负（ppm的总和）由累加在试验活动中的一个情节收集NH ₄ ⁺ -concentrations（PPM）计算。这是可行的，因为在相同的体积和温度测量，PPM值直接转化为捕获的氨。缩放这些定性损失定量损失传递系数（公斤/（公顷* ppm的））由与所述DTM的累积最终损失衍生（千克氮公顷^-1），以在该取样器的浓度的总和所测量的同样的地块。然后，该传热系数用吨Ø通过累积浓度与传热系数乘以转换被动采样量化通量（ 如千克/公顷）半定量排放。

通过蒸发的水损失从收集器不影响吸收能力但在以后进行数据分析进行校正。由于在强风的蔓延的解决方案还没有被观察到，即使在德国北部的沿海沼泽地。决定性这种方法的成功应用在包括地块内同一位置和布局的高度领域应用的所有被动采样的相同的设计。被动采样的几种设计在过去得到了成功应用。本文认为这已被证明可靠，易于现场测量操作一个特殊的设计。所提出的方法已经通过比较标准的氨损失的方法（微气象方法）在约15 FIEL广泛的测试Ð试验确认程序^15,16的定量有效性和排放动态¹⁷一个不带偏见的代表性。相比于校准研究¹³微气象测量校准通量测定（R 2）的系数为0.84，非常类似于在最近的一项研究比较¹⁸对测得的大气氨的浓度氨气传感器获得的系数。累计损失氨氮相对根均方误差为17％，也相当接近在比较微气象测量¹³其它研究得出的值。在所提出的方法相比，从有机浆料氨气排放（5个独立试验），0.96（曲线的斜率≈1）和5％的相对根均方误差的R 2的微气象测量所述第二验证得到最终累积氨氮排放量^15。该方法已被证明在敏感使用不同的合成氮肥¹⁹ 3年田间试验。这种方法的应用受到限制，以平均风速≤4米/秒以2米的高度作为该室方法只有那些条件^13,15,16下验证。

一个测量活动被定义为一个实验测试氨氮排放量在几个地块持续​​数天，长达数周施肥后。在一块土地上的每个测量活动是由若干后续采样间隔（被动采样）或测量日期（DTM）的。采样间隔被定义为通过一个取样溶液中释放氨的吸光度的顺序持续时间。测量日期被定义为在时间顺序点在该DTM测量在用于推导传递系数不同重复进行。