一种大气颗粒物的被动采样装置

1.一种大气中颗粒物的被动采样装置，其特征在于，包括风力涡轮机、采样槽和防雨顶盖，其中，风力涡轮机由固定在轴上的多于20个波浪形叶片构成，采样槽通过支架固定于风力涡轮机的上端的空气低压区，垂直放置，采样槽的上部敞开，底板均匀开孔用于安放采样滤膜，防雨顶盖固定于采样槽的顶部，采样槽上部设置用于采集不同粒径大气颗粒物的采样切割器，采样滤膜用垫圈压在采样槽的底板上，采样槽的底板孔径为6mm，采样槽的侧壁高90-110mm。
2.如权利要求1所述的大气中颗粒物的被动采样装置，其特征在于，防雨顶盖上端安装固定钩。
3.如权利要求1所述的大气中颗粒物的被动采样装置，其特征在于，采样槽为不锈钢或聚乙烯材质。

一种大气颗粒物的被动采样装置\n技术领域\n[0001] 本发明属于大气监测技术领域，特别应用于环境空气中的颗粒物的监测。\n背景技术\n[0002] 颗粒物是环境空气污染最突出的问题之一。颗粒物是造成我国多数城市环境空气污染严重的首要因素。监测大气中颗粒物的浓度对于空气污染的治理和人体健康具有重要意义。\n[0003] 常规的颗粒物主动采样方式依靠气泵在短时间内采集大量气体，将其中的颗粒物捕集在滤膜上进行测定。主动采样方式需要电源，监测覆盖的时间尺度很短，通常为几小时或几十小时，需要人员值守操作。主动采样不适用于偏远地区，在无电源和无人值守情况下的监测，也不适用于大时间尺度的长期趋势性监测。\n[0004] 被动采样利用自然风力或分子扩散原理，在待测的大气环境中放置一段时间，使大气中的颗粒物捕集在恰当的滤膜上。被动采样装置无需电源，妥善放置后无需人值守，可监测中长期(星期或月)时间尺度内的平均情况。与主动采样相比，被动采样技术在采样点的布设方面具有更大的灵活性，相关成本也更低。\n发明内容\n[0005] 本发明提供了一种大气中颗粒物的被动采样装置。\n[0006] 本发明装置如图1所示，包括：风力涡轮机1、采样槽3、防雨顶盖6及附属固定钩。\n其中：\n[0007] 风力涡轮机由多于20个波浪行叶片组成，利用自然风力推动叶片运转，产生离心力，在涡轮机上方的部位形成一定的负压，使空气流动。叶片的材质要轻薄，设计时与风的接触面积要最大化，即使微弱的微风也能使涡轮转动，并且要有排水、防雨、防雪的功能。\n[0008] 采样槽放置于风力涡轮的上端的空气低压区，垂直放置，采样槽的上部敞开，下部均匀开孔用于安放采样滤膜。根据采样的具体要求，可在采样槽上部设置不同的采样切割器，即可采集不同粒径的大气颗粒物，比如总悬浮颗粒物(TSP)、PM10(空气动力学当量质量中位径等于10μm的悬浮颗粒物)、PM2.5(空气动力学当量质量中位径等于2.5μm的悬浮颗粒物)等，颗粒物被捕集在滤膜上。\n[0009] 防雨顶盖位于采样槽的顶部，离开采样槽一段距离，利于空气进入采样槽。防雨顶盖可以有效避免长期放置过程中雨、雪对被动采样的影响。\n[0010] 根据颗粒物采样的需要，以上装置的材质可以用轻型不锈钢、聚碳酯或聚乙烯等。\n[0011] 本发明的技术优点和效果：\n[0012] 本装置各部分的设计和组合巧妙地应用了自然界空气对流的原理，利用任何平行方向的空气流动，在采样槽部位产生垂直的负压，使大气中的颗粒物吸附在滤膜上，可全天候放置于野外进行样品采集，本装置以颗粒物的日均采集量为数据表达形式，与主动采样结合可以得到被动采样效率及二者间的定量关系，从而根据日均采集量数据计算环境空气中颗粒物的浓度水平。\n附图说明\n[0013] 图1本发明的大气颗粒物被动采样装置结构图；\n[0014] 图2采样槽结构图。\n具体实施方式\n[0015] 下面通过实例对本发明做进一步说明。需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。\n[0016] 1.风力涡轮机1：涡轮直径150mm，由25个波浪形叶片组成，以不锈钢为主要原材料，质地轻薄。尽可能加大与风的接触面积，使得涡轮在选微风中也能达到很好的旋转及排水、防雨、防雪的功能。\n[0017] 2.风力涡轮机的中轴2上固定支架4，风力涡轮机的轴承采用全封闭低阻轴承，免润滑，通过中轴的连接，使得涡轮在微风下即能转动。。\n[0018] 3.采样槽3：不锈钢材质，具有良好的抗变形和耐腐蚀性，采样槽3固定在支架4上，参考图2，采样槽的上部是敞开的，其向下扩散为喇叭状，采样槽带有一带孔的底板5，该底板的直径为90mm，上面均匀分布40个直径为6mm的孔，采样用的滤膜可放置在孔板上，用垫圈压住。采样槽3的侧壁高100mm。垫圈用橡胶材质，支架、孔板、侧板均用不锈钢材质，具有良好的抗变形和耐腐蚀性。\n[0019] 4.防雨顶盖6：圆形，直径120mm。安装在采样槽顶部，可以阻挡雨、雪、降尘。顶盖上端安装固定钩7，便于采样装置的野外安放。\n[0020] 5.滤膜：采集颗粒物用的滤膜放置在孔板5上，可以使用玻璃纤维滤膜，也可以根据不同监测需要采用其他材质的滤膜，如石英纤维滤膜等。\n[0021] 本次实施中，对该装置对环境空气中总悬浮颗粒物(TSP)的采样效率进行了实验。在同一采样点定期进行主动采样，用于计算和评价被动采样装置的采样效率。采用玻璃纤维滤膜，采样中用到的玻璃纤维滤膜有效直径为80mm，采样前在干燥器中恒重24小时后称重，再分别安装到主动和被动采样装置中。\n[0022] 主动采样使用2030B型中流量智能TSP采样器(青岛崂山应用技术研究所)，采样流速为100L/min，总悬浮颗粒物随气流通过采样头后被滤膜截留，采样时间为24小时连续采样。被动采样装置连续采集15天。\n[0023] 采样结束后，用干净的镊子取下滤膜，集尘面向里对折，用铝箔包好，贴好标签，放入滤膜盒中，避光，尽快送回实验室。采样后的滤膜在干燥器中平衡24h后称重，采样前后滤膜的重量差即为捕集到的TSP重量。\n[0024] 本次实施中，在采样时间为15天的情况下，被动采样装置的平均采样效率为\n3\n1.4m/day。\n[0025] 本发明实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。例如，本次实施中采集的是大气总悬浮颗粒物，若在采样槽上装备PM10(空气动力学当量质量中位径等于10μm的悬浮颗粒物)的切割器，则可改进为大气PM10被动采样器。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。