一种大气亚微米级和纳米级颗粒物高空在线监测采样系统技术方案

本实用新型专利技术一种大气亚微米级和纳米级颗粒物高空在线监测采样系统，涉及大气环境监测技术领域。一种大气亚微米和纳米级颗粒物高空在线监测采样系统，包括大管径采样管，等速采样装置，干燥管构成，颗粒物分流器，分析仪总采样管，多套气溶胶粒径谱仪，抽气泵，辅流量控制器等构成。所述抽气泵经流量控制器与等速采样装置作管路连接。所述等速采样装置中设置气溶胶粒径谱仪，置于大管径采样管正中位置。所述颗粒物分流器经分析仪总采样管分别与多套气溶胶粒径谱仪作管路连接。所述大管径采样管设置一水平放置的迎风向的采样头。本大气亚微米和纳米级颗粒物高空在线监测采样系统，可以灵活配置气溶胶分析仪，以实现不同大气环境监测项目的综合监测。

An on-line monitoring and sampling system for atmospheric submicron and nanometer particles

【技术实现步骤摘要】
一种大气亚微米级和纳米级颗粒物高空在线监测采样系统
本技术涉及大气环境监测
，具体指一种大气亚微米级和纳米级颗粒物高空在线监测采样系统。
技术介绍
环境空气中颗粒物环境危害和人体健康危害较多。受监测技术和观测平台的限制，目前环境空气颗粒物的监测和研究主要集中在空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物(PM2.5)，且多集中于近地面的污染物质量浓度的监测，高层的颗粒物观测研究相对缺乏，尤其是对于亚微米级和纳米级颗粒物的观测研究。对高层的亚微米级和纳米级颗粒物开展观测分析，研究大气边界层的理化结构，不仅对于识别区域污染特征、污染来源和排放责任主体，提高管理部门的污染监管防控能力有重要意义，而且对于更全面的评估空气污染物对人体健康的影响也有重要作用。众所周知，大气气溶胶的数浓度是检验空气清洁度的重要指标之一。由于高空环境空气相对洁净，因此，气溶胶数浓度的监测相对于质量浓度的监测更有利于了解对流层大气颗粒物生成-成长过程。气溶胶粒径谱分析仪经过数十年的发展，灵敏度和精确度在实验室和各领域的应用均得到了认可，但在高空环境中的应用研究则相对较少。气溶胶粒径谱分析仪测量的亚微米级和纳米级的颗粒物粒径小，在采样过程中易被管路吸附，在高空环境中的颗粒物数浓度较低，吸附损失对于测量结果的误差影响更大。此外，高空风速一般大于地面的风速，高风速对颗粒物采样的干扰也较大。如果针对高空环境空气的细颗粒物高空采样方法对于上述问题缺少针对性的改善方案，将导致气溶胶粒径谱仪所测量的高空环境细颗粒物，尤其是亚微米级和纳米级颗粒物的采样定量结果存在较大偏差，使得监测结果无法反映实际情况。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术存在的缺失和不足，针对管路颗粒物吸附和高空风速较大易引起颗粒物碰撞管壁导致的采样误差，提出一种降低采样结果的不确定性，提高数据质量，适用于高空环境空气中气溶胶粒径谱仪测量亚微米级和纳米级颗粒物数浓度的采样系统。本技术一种大气亚微米级和纳米级颗粒物高空在线监测采样系统的主要思路：1、设置大管径辅流量以减少亚微米级和纳米级的颗粒物损失所述大管径采样管通过设置大流量的辅流量来引入环境空气，大管径的辅流量可降低亚微米级和纳米级颗粒物在采样管道中停留时间，减少颗粒物的扩散损失，辅流量范围通过抽气泵和辅流量控制器控制。2、设置等速采样装置以减少亚微米级和纳米级的颗粒物损失所述等速采样装置将气溶胶粒径谱仪的总采样管放置于大管径的采样管正中位置，分析仪总采样管置于大管径采样管中的长度约为20cm，分析仪总采样管、大管径采样管与辅流量控制管路的交接处安装变径三通。分析仪总采样管与颗粒物分流器中间配备干燥管，用于去除环境空气中水分影响，颗粒物分流器将采样气体由一路分为多路，供两台或者多台颗粒物监测仪器使用。3、设置迎风向的采样头确保有效采样所述设置迎风向的采样头主要通过将采样头水平放置，且采样头方向随系留气球转动始终保持迎风方向，保证颗粒物进入采样管的流动方向与气流方向一致。高空由于风速较大，改变颗粒物运动路径将导致颗粒物撞击管壁造成的采样损失更大，因此，迎风采样能够有效避免这部分采样损失，从而确保颗粒物的有效采样。一种大气亚微米级和纳米级颗粒物高空在线监测采样系统，包括大管径采样管，等速采样装置，干燥管，颗粒物分流器，分析仪总采样管，多套气溶胶粒径谱仪，抽气泵，辅流量控制器等构成。其中，所述大管径采样管依次与等速采样装置，干燥管，颗粒物分流器，及分析仪总采样管多套气溶胶粒径谱仪作管路连接；所述抽气泵经辅流量控制器与等速采样装置作管路连接。所述等速采样装置中设置气溶胶粒径谱仪的分析仪总采样管，置于大管径采样管正中位置；所述分析仪总采样管、经变径三通与大管径采样管与辅流量控制器作管路连接；分析仪总采样管经干燥管与颗粒物分流器连接；所述颗粒物分流器经分析仪总采样管分别与多套气溶胶粒径谱仪APS、SMPS、NanoSMPS作管路连接。所述大管径采样管设置一水平放置的迎风向的采样头。所述大管径采样管外径19.05mm，垂直高度为100cm，与采样嘴连接部分长度为20cm，辅流量范围设置为10-20L/min。所述分析仪总采样管置于大管径采样管中的长度约为20cm；分析仪总采样管管径为9.53mm。本技术提出的设置大管径辅流量，等速采样装置和迎风的采样头能有效解决在环境空气亚微米级和纳米级颗粒物高空采样损失的关键问题，实现了对高空环境空气中低浓度亚微米级和纳米级颗粒物的采样和监测，提高了监测样品的代表性和准确性，为相关科研及环境管理提供了技术支持。本技术所提及的设置大管径辅流量，等速采样和迎风向的采样头已在实际高空观测实验中进行了采样测试，监测结果表明其满足实际监测要求。附图说明图1为本技术一种大气亚微米级和纳米级颗粒物高空在线监测采样系统结构示意图。其中：大管径采样管：1等速采样装置：2干燥管：3颗粒物分流器：4分析仪总采样管：5多套气溶胶粒径谱仪：6抽气泵：7辅流量控制器：8具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步的描述本技术一种大气亚微米级和纳米级颗粒物高空采样系统(如附图1所示)包括：大管径采样管1，等速采样装置2，干燥管3，颗粒物分流器4，分析仪总采样管5，多套气溶胶粒径谱仪6，抽气泵7，辅流量控制器8等构成。其中，所述大管径采样管1依次与等速采样装置2，干燥管3，颗粒物分流器4，及分析仪总采样管5，多套气溶胶粒径谱仪6作管路连接；所述抽气泵7经辅流量控制器8与等速采样装置2作管路连接。所述等速采样装置2中设置气溶胶粒径谱仪6的分析仪总采样管5，置于大管径采样管1正中位置；所述分析仪总采样管5、经变径三通与大管径采样管1和辅流量控制器8作管路连接；所述颗粒物分流器4经分析仪总采样管5分别与多套气溶胶粒径谱仪6：APS、SMPS、NanoSMPS作管路连接。所述大管径采样管1外径19.05mm，垂直高度为100cm，与采样嘴连接部分长度为20cm，辅流量范围设置为10-20L/min，通过抽气泵7和辅流量控制器8控制。所述多套气溶胶粒径谱仪(APS、SMPS、NanoSMPS)共用一个分析仪总采样管5，分析仪总采样管5放置于大管径采样管正中位置，置于大管径采样管1中的长度为20cm，通过等速采样装置2进行采样，采样总流量4L/min，分析仪总采样管5管径为9.53mm。综上所述，本技术提出的设置大管径辅流量，等速采样装置和迎风的采样头等有效解决在环境空气亚微米级和纳米级颗粒物高空采样损失的关键问题，实现了对高空环境空气中低浓度亚微米级和纳米级颗粒物的采样和监测，提高了监测样品的代表性和准确性，为相关科研及环境管理提供了技术支持。提及的设置大管径辅流量等速采样和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大气亚微米级和纳米级颗粒物高空在线监测采样系统，其特征在于，包括大管径采样管(1)，等速采样装置(2)，干燥管(3)，颗粒物分流器(4)，分析仪总采样管(5)，多套气溶胶粒径谱仪(6)，抽气泵(7)，辅流量控制器(8)；/n其中，所述大管径采样管(1)依次与等速采样装置(2)，干燥管(3)，颗粒物分流器(4)，及分析仪总采样管(5)，多套气溶胶粒径谱仪(6)作管路连接；/n所述抽气泵(7)经辅流量控制器(8)与等速采样装置(2)作管路连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种大气亚微米级和纳米级颗粒物高空在线监测采样系统，其特征在于，包括大管径采样管(1)，等速采样装置(2)，干燥管(3)，颗粒物分流器(4)，分析仪总采样管(5)，多套气溶胶粒径谱仪(6)，抽气泵(7)，辅流量控制器(8)；
其中，所述大管径采样管(1)依次与等速采样装置(2)，干燥管(3)，颗粒物分流器(4)，及分析仪总采样管(5)，多套气溶胶粒径谱仪(6)作管路连接；
所述抽气泵(7)经辅流量控制器(8)与等速采样装置(2)作管路连接。


2.如权利要求1所述的一种大气亚微米级和纳米级颗粒物高空在线监测采样系统，其特征在于，所述等速采样装置(2)中设置气溶胶粒径谱仪(6)的分析仪总采样管(5)，置于大管径采样管(1)正中位置；
所述分析仪总采样管(5)、经变径三通与大管径采样管(1)与辅流量控制器(8)连接；
分析仪总采样管(5)经...

【专利技术属性】
技术研发人员：林燕芬，霍俊涛，伏晴艳，宁治，王东方，盛涛，
申请(专利权)人：上海市环境监测中心，
类型：新型
国别省市：上海;31