專利名稱：一種大氣顆粒物的被動(dòng)采樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大氣監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別應(yīng)用于環(huán)境空氣中的顆粒物的監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù)：
顆粒物是環(huán)境空氣污染最突出的問題之一。顆粒物是造成我國(guó)多數(shù)城市環(huán)境空氣 污染嚴(yán)重的首要因素。監(jiān)測(cè)大氣中顆粒物的濃度對(duì)于空氣污染的治理和人體健康具有重要意義。常規(guī)的顆粒物主動(dòng)采樣方式依靠氣泵在短時(shí)間內(nèi)采集大量氣體，將其中的顆粒物 捕集在濾膜上進(jìn)行測(cè)定。主動(dòng)采樣方式需要電源，監(jiān)測(cè)覆蓋的時(shí)間尺度很短，通常為幾小時(shí) 或幾十小時(shí)，需要人員值守操作。主動(dòng)采樣不適用于偏遠(yuǎn)地區(qū)，在無電源和無人值守情況下 的監(jiān)測(cè)，也不適用于大時(shí)間尺度的長(zhǎng)期趨勢(shì)性監(jiān)測(cè)。被動(dòng)采樣利用自然風(fēng)力或分子擴(kuò)散原理，在待測(cè)的大氣環(huán)境中放置一段時(shí)間，使 大氣中的顆粒物捕集在恰當(dāng)?shù)臑V膜上。被動(dòng)采樣裝置無需電源，妥善放置后無需人值守，可 監(jiān)測(cè)中長(zhǎng)期(星期或月)時(shí)間尺度內(nèi)的平均情況。與主動(dòng)采樣相比，被動(dòng)采樣技術(shù)在采樣 點(diǎn)的布設(shè)方面具有更大的靈活性，相關(guān)成本也更低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種大氣中顆粒物的被動(dòng)采樣裝置。本發(fā)明裝置如圖1所示，包括風(fēng)力渦輪機(jī)1、采樣槽3、防雨頂蓋6及附屬固定鉤。 其中風(fēng)力渦輪機(jī)由多于20個(gè)波浪行葉片組成，利用自然風(fēng)力推動(dòng)葉片運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心 力，在渦輪機(jī)上方的部位形成一定的負(fù)壓，使空氣流動(dòng)。葉片的材質(zhì)要輕薄，設(shè)計(jì)時(shí)與風(fēng)的 接觸面積要最大化，即使微弱的微風(fēng)也能使渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并且要有排水、防雨、防雪的功能。采樣槽放置于風(fēng)力渦輪的上端的空氣低壓區(qū)，垂直放置，采樣槽的上部敞開，下部 均勻開孔用于安放采樣濾膜。根據(jù)采樣的具體要求，可在采樣槽上部設(shè)置不同的采樣切割 器，即可采集不同粒徑的大氣顆粒物，比如總懸浮顆粒物(TSP)、PMltl (空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量質(zhì)量 中位徑等于10 μ m的懸浮顆粒物)、PM2.5 (空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量質(zhì)量中位徑等于2. 5 μ m的懸浮 顆粒物)等，顆粒物被捕集在濾膜上。防雨頂蓋位于采樣槽的頂部，離開采樣槽一段距離，利于空氣進(jìn)入采樣槽。防雨頂 蓋可以有效避免長(zhǎng)期放置過程中雨、雪對(duì)被動(dòng)采樣的影響。根據(jù)顆粒物采樣的需要，以上裝置的材質(zhì)可以用輕型不銹鋼、聚碳酯或聚乙烯等。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)和效果本裝置各部分的設(shè)計(jì)和組合巧妙地應(yīng)用了自然界空氣對(duì)流的原理，利用任何平行 方向的空氣流動(dòng)，在采樣槽部位產(chǎn)生垂直的負(fù)壓，使大氣中的顆粒物吸附在濾膜上，可全天 候放置于野外進(jìn)行樣品采集，本裝置以顆粒物的日均采集量為數(shù)據(jù)表達(dá)形式，與主動(dòng)采樣 結(jié)合可以得到被動(dòng)采樣效率及二者間的定量關(guān)系，從而根據(jù)日均采集量數(shù)據(jù)計(jì)算環(huán)境空氣中顆粒物的濃度水平。


圖1本發(fā)明的大氣顆粒物被動(dòng)采樣裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2采樣槽結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。需要注意的是，公布實(shí)施例的目的在于幫 助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明及所附權(quán)利要求 的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開的內(nèi) 容，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。1.風(fēng)力渦輪機(jī)1 渦輪直徑150mm，由25個(gè)波浪形葉片組成，以不銹鋼為主要原材 料，質(zhì)地輕薄。盡可能加大與風(fēng)的接觸面積，使得渦輪在選微風(fēng)中也能達(dá)到很好的旋轉(zhuǎn)及排 水、防雨、防雪的功能。2.風(fēng)力渦輪機(jī)的中軸2上固定支架4，風(fēng)力渦輪機(jī)的軸承采用全封閉低阻軸承，免 潤(rùn)滑，通過中軸的連接，使得渦輪在微風(fēng)下即能轉(zhuǎn)動(dòng)。。3.采樣槽3 不銹鋼材質(zhì)，具有良好的抗變形和耐腐蝕性，采樣槽3固定在支架4 上，參考圖2，采樣槽的上部是敞開的，其向下擴(kuò)散為喇叭狀，采樣槽帶有一帶孔的底板5， 該底板的直徑為90mm，上面均勻分布40個(gè)直徑為6mm的孔，采樣用的濾膜可放置在孔板上， 用墊圈壓住。采樣槽3的側(cè)壁高100mm。墊圈用橡膠材質(zhì)，支架、孔板、側(cè)板均用不銹鋼材 質(zhì)，具有良好的抗變形和耐腐蝕性。4.防雨頂蓋6:圓形，直徑120mm。安裝在采樣槽頂部，可以阻擋雨、雪、降塵。頂 蓋上端安裝固定鉤7，便于采樣裝置的野外安放。5.濾膜采集顆粒物用的濾膜放置在孔板5上，可以使用玻璃纖維濾膜，也可以根 據(jù)不同監(jiān)測(cè)需要采用其他材質(zhì)的濾膜，如石英纖維濾膜等。本次實(shí)施中，對(duì)該裝置對(duì)環(huán)境空氣中總懸浮顆粒物(TSP)的采樣效率進(jìn)行了實(shí) 驗(yàn)。在同一采樣點(diǎn)定期進(jìn)行主動(dòng)采樣，用于計(jì)算和評(píng)價(jià)被動(dòng)采樣裝置的采樣效率。采用玻 璃纖維濾膜，采樣中用到的玻璃纖維濾膜有效直徑為80mm，采樣前在干燥器中恒重M小時(shí) 后稱重，再分別安裝到主動(dòng)和被動(dòng)采樣裝置中。主動(dòng)采樣使用2030B型中流量智能TSP采樣器(青島嶗山應(yīng)用技術(shù)研究所)，采樣 流速為lOOL/min，總懸浮顆粒物隨氣流通過采樣頭后被濾膜截留，采樣時(shí)間為M小時(shí)連續(xù) 采樣。被動(dòng)采樣裝置連續(xù)采集15天。采樣結(jié)束后，用干凈的鑷子取下濾膜，集塵面向里對(duì)折，用鋁箔包好，貼好標(biāo)簽，放 入濾膜盒中，避光，盡快送回實(shí)驗(yàn)室。采樣后的濾膜在干燥器中平衡24h后稱重，采樣前后 濾膜的重量差即為捕集到的TSP重量。本次實(shí)施中，在采樣時(shí)間為15天的情況下，被動(dòng)采樣裝置的平均采樣效率為 1. 4m3/day。本發(fā)明實(shí)施例的目的在于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理 解在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。例如，本次實(shí)施中采集的是大氣總懸浮顆粒物，若在采樣槽上裝備PMltl(空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量質(zhì)量 中位徑等于10 μ m的懸浮顆粒物)的切割器，則可改進(jìn)為大氣PMltl被動(dòng)采樣器。因此，本 發(fā)明不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為 準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種大氣中顆粒物的被動(dòng)采樣裝置，其特征在于，包括風(fēng)力渦輪機(jī)、采樣槽和防雨頂 蓋，其中，采樣槽通過支架固定于風(fēng)力渦輪機(jī)的上端的空氣低壓區(qū)，垂直放置，采樣槽的上 部敞開，底板均勻開孔用于安放采樣濾膜，防雨頂蓋固定于采樣槽的頂部。
2.如權(quán)利要求1所述的大氣中顆粒物的被動(dòng)采樣裝置，其特征在于，風(fēng)力渦輪機(jī)由固 定在軸上的多于20個(gè)波浪形葉片構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的大氣中顆粒物的被動(dòng)采樣裝置，其特征在于，采樣槽上部設(shè)置 用于采集不同粒徑大氣顆粒物的采樣切割器。
4.如權(quán)利要求1所述的大氣中顆粒物的被動(dòng)采樣裝置，其特征在于，采樣濾膜用墊圈 壓在采樣槽的底板上，采樣槽的底板孔徑為6mm左右，采樣槽的側(cè)壁高90-110mm。
5.如權(quán)利要求1所述的大氣中顆粒物的被動(dòng)采樣裝置，其特征在于，防雨頂蓋上端安 裝固定鉤。
6.如權(quán)利要求4所述的大氣中顆粒物的被動(dòng)采樣裝置，其特征在于，采樣槽為不銹鋼 或聚乙烯等材質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種大氣中顆粒物的被動(dòng)采樣裝置，屬于大氣監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括風(fēng)力渦輪機(jī)、采樣槽和防雨頂蓋，其中，采樣槽通過支架固定于風(fēng)力渦輪機(jī)的上端的空氣低壓區(qū)，垂直放置，采樣槽的上部敞開，底板均勻開孔用于安放采樣濾膜，防雨頂蓋固定于采樣槽的頂部。本發(fā)明各部分的設(shè)計(jì)和組合巧妙地應(yīng)用了自然界空氣對(duì)流的原理，利用任何平行方向的空氣流動(dòng)，在采樣槽部位產(chǎn)生垂直的負(fù)壓，使大氣中的顆粒物吸附在濾膜上，可全天候放置于野外進(jìn)行樣品采集，本裝置以顆粒物的日均采集量為數(shù)據(jù)表達(dá)形式，與主動(dòng)采樣結(jié)合可以得到被動(dòng)采樣效率及二者間的定量關(guān)系，從而根據(jù)日均采集量數(shù)據(jù)計(jì)算環(huán)境空氣中顆粒物的濃度水平。
文檔編號(hào)G01N15/06GK102062706SQ20101059953
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者張巍, 歐浪波, 王學(xué)軍, 童銀棟, 胡丹 申請(qǐng)人:北京大學(xué)