本发明专利技术公开了一种应用于铵态氮同位素测定的采样装置，包括隔绝罩,隔绝罩上安装有进气孔和出气孔，所述进气孔上安装有进气管，所述出气孔与抽气管相连接，抽气管与气体采样装置相连接，所述进气管与空气过滤装置相连接，所述空气过滤装置包括串连连接的第一真空泵、第一洗气瓶和干燥瓶，所述空气过滤装置设置在冷却装置中，隔绝罩内安装有面向地面方向设置的第一温湿度传感器，隔绝罩的外部设置有面向地面方向设置的第二温湿度传感器，本发明专利技术通过在进气孔处设置空气过滤装置和冷却装置能够清除抽取空气中的氨气，并且向隔绝罩内提供干冷空气，解决了因罩内水珠凝结导致氨气融入水中导致所测得的氨气含量不准确的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种应用于铵态氮同位素测定的采样装置及其采样方法
本专利技术涉及检测仪器领域，具体的是一种应用于铵态氮同位素测定的采样装置及其采样方法。
技术介绍
氨(NH3)作为大气中最主要的碱性气体，对环境有重要的影响。NH3与空气中的酸性气体(SO2，NOx)反应生成铵盐，是PM2，5的重要组成成分。同时，NH3和NH4+通过干湿沉降进入地表生态系统，是氮沉降的重要形式。大气中NH3有很多贡献源，最主要的是农业源。过去的研究表明，大气中的NH3过半数来源于农业的生产生活，并且其中近23%是农田施肥后挥发贡献的。确定NH3的来源贡献，相应的进行控制，能有效的降低NH3的排放。目前对空气中污染物溯源的方法有扩散模型和受体模型法两种。同位素示踪技术作为受体模型法近些年得到了不少的应用，在NH3溯源方面有很好的前景。同位素示踪技术需要精确的源谱图，但是农业源作为主要的NH3贡献来源其源谱非常宽泛，需要进一步细化。精细化源谱需要对源进行精细化原位测量，目前对于土壤氨挥发的采样装置有主动法和被动法。被动法会破坏土壤结构，同时铵态氮同位素的测量有检出限的要求，使用被动法需要较长时间采样，不利于时间分辨率的提高。主动法主要是通气法，如图1所示，土壤上装有透明罩，有两个开口，一端装有长管，一端连接透明罩内NH3采集装置，长管联通大气，抽气泵抽气将大气和土壤挥发的NH3一同采入洗气瓶中；同时在与长管相同高度设置背景NH3采集装置来采集背景NH3，两者抵扣得到土壤挥发的NH3。但是这不适用于铵态氮同位素的测定，铵态氮同位素不是简单相减的过程，因此需要对土壤挥发的NH3独立采样。将长管替换为洗气装置去除背景NH3是有效的方式，但是实际的测试过程中发现，因为土壤NH3挥发受到光照影响强烈，必须用透明罩，这类似于温室，特别是在光照强烈的中午，在几分钟内罩子内温度就能升高过10℃，土壤内水汽快速蒸发在罩子内壁凝结成水珠，而NH3是易溶于水的，土壤挥发的NH3会大量吸附在水珠中，这会影响洗气瓶吸收的效率，并且导致铵态氮同位素产生分馏影响结果；同时过高的温度会影响NH3的挥发[4]，导致测试得到的NH3浓度与实际产生偏差。因此需要对现有的装置进行改良。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种能够防止隔绝罩内空气凝结水珠以及取出空气中含有氨气的检测装置，具体方案如下：一种应用于铵态氮同位素测定的采样装置，包括隔绝罩,隔绝罩上安装有进气孔和出气孔，所述进气孔上安装有进气管，所述出气孔与抽气管相连接，抽气管与气体采样装置相连接，所述进气管与空气过滤装置相连接，所述空气过滤装置包括依次串接的第一真空泵、第一洗气瓶和干燥瓶，所述空气过滤装置设置在冷却装置中，隔绝罩内安装有面向地面方向设置的第一温湿度传感器，隔绝罩的外部设置有面向地面方向设置的第二温湿度传感器。进一步，所述第一洗气瓶入口端通过导管与第一真空泵相连接，且该导管上安装有第一转子流量计，第一洗气瓶的出口端通过导管与干燥瓶相连接，干燥瓶的出口端连接有进气管。进一步，气体采样装置包括第二洗气瓶和第二真空泵，第二洗气瓶的入口端连接有抽气管，第二洗气瓶的出口端通过导管与第二真空泵相连接，该导管上安装有第二转子流量计，所述气体采样装置设置在另一个冷却装置中。进一步，所述第一洗气瓶和第二洗气瓶均为圆底吸收瓶，圆底吸收瓶的瓶高15cm，圆底吸收瓶中的吸收管端部安装有实心石英起泡球，实心石英起泡球与圆底吸收瓶的半径差为0.5cm。进一步，所述冷却装置包括保温槽，保温槽的内侧壁上设置有半导体制冷片和风扇，所述空气过滤装置和气体采样装置分别放置在对应的保温槽内，所述半导体制冷片和风扇均与温度控制器通过导线电连接。进一步，两个保温槽均安装在底座上，底座中安装有电源模块，所述电源模块分别与时间控制器、温度控制器和温度计电连接，所述半导体制冷片和风扇分别与温度控制器通过导线电连接，所述第一真空泵和第二真空泵分别与时间控制器通过导线电连接。进一步，所述第一温湿度传感器和第二温湿度传感器分别与温湿度计通过导线电连接，隔绝罩上开设有通过导线的导线孔，温湿度计分别与温度控制器和电源模块通过导线电连接。进一步，所述进气管的管外包裹有保温材料，进气管从隔绝罩外部延伸至隔绝罩内的底部位置，进气管的出口端设置有呈圆锥形结构的喷头，所述喷头的底面为密闭结构，喷头的圆锥面上开设有多个排气孔。进一步，一种应用于铵态氮同位素测定的采样装置的采样方法，其特征在于，具体采样步骤如下：步骤1，隔绝罩罩住待测土壤，并安置好隔绝罩内外的第一温湿度传感器和第二温湿度传感器；步骤2，根据第一温湿度传感器和第二温湿度传感器检测到的温度判断隔绝罩内外是否有温差，如有温差则调节空气过滤装置所在冷却装置的温度，使冷却装置中的温度低于隔绝罩外温度，然后打开第一真空泵抽取空气，空气经过空气过滤装置过滤、干燥，以及经过冷却装置的降温后进入隔绝罩内与土壤挥发的水汽混合稀释；步骤3，待隔绝罩内温度与外部温度相近时，通过气体采样装置进行气体采样工作。进一步，所述步骤2中通过调节第一转子流量计控制第一真空泵传输的空气流速，防止隔绝罩内的湿度到达100%的水汽饱和状态，避免水汽凝结；所述步骤3中气体采样装置采样时，设置第二转子流量计控制第二真空泵流速与第一真空泵送气流速保持一致。和现有技术相比较本专利技术的优点如下：1、本专利技术通过在抽气管处安装空气过滤装置，无需再通过罩内采集的氮气含量减去空气中氮气含量来得到罩内实际的氮气含量，可以直接从气体采样装置中测得准确数值，减小了误差；2、本专利技术中第一洗气瓶串联干燥瓶并放入冷却装置中，保持较低的温度。大气经由这一处理单元，被除氨干燥并降温。通入隔绝罩，与土壤挥发的水汽中和，与阳光照射导致的空气升温中和，防止水汽凝结和隔绝罩内温度过高，有效的提高了采样的效率，避免了铵态氮同位素的分馏。3、抽取空气送入隔绝罩的第一真空泵和抽取隔绝罩内空气的第二真空泵同时工作，流量相同，维持罩内常压，避免从土壤孔隙抽出外界空气，提高了采样准确性。4、洗气瓶为圆底吸收瓶，其结合半径差在0.5cm内的实心石英起泡球，少量的液体就能达到完全吸收的效果。洗气瓶高超过15cm，并同样放置于冷却装置中，吸收液蒸发未到出气口就凝结重新落入吸收液，有效抑制水分散失。相比于现有的方法，提高了采样的时间分辨率。附图说明图1为现有的通气法检测仪器的结构图；图2为本专利技术的检测仪器结构图；图3为喷头的结构图。附图标记：1、抽气管；2、第一转子流量计；3、第二转子流量计；4、第一真空泵；5、第二真空泵；6、时间控制器；7、温度控制器；8、温湿度计；9、电源模块；10、第一洗气瓶；11、第二洗气瓶；12、干燥瓶；13、保温槽；14、半导体制冷片；141、风扇；15、进气管；16、隔绝罩；17、密封板；18、第一温湿度传感器；19、第二温湿度传感器；20、固定架板；21、喷头；22、圆锥面；23、排气孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用于铵态氮同位素测定的采样装置，包括隔绝罩,隔绝罩上安装有进气孔和出气孔，所述进气孔上安装有进气管，所述出气孔与抽气管相连接，抽气管与气体采样装置相连接，其特征在于，所述进气管与空气过滤装置相连接，所述空气过滤装置包括依次串接的第一真空泵、第一洗气瓶和干燥瓶，所述空气过滤装置设置在冷却装置中，隔绝罩内安装有面向地面方向设置的第一温湿度传感器，隔绝罩的外部设置有面向地面方向设置的第二温湿度传感器。/n
【技术特征摘要】
1.一种应用于铵态氮同位素测定的采样装置，包括隔绝罩,隔绝罩上安装有进气孔和出气孔，所述进气孔上安装有进气管，所述出气孔与抽气管相连接，抽气管与气体采样装置相连接，其特征在于，所述进气管与空气过滤装置相连接，所述空气过滤装置包括依次串接的第一真空泵、第一洗气瓶和干燥瓶，所述空气过滤装置设置在冷却装置中，隔绝罩内安装有面向地面方向设置的第一温湿度传感器，隔绝罩的外部设置有面向地面方向设置的第二温湿度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种应用于铵态氮同位素测定的采样装置，其特征在于，所述第一洗气瓶入口端通过导管与第一真空泵相连接，且该导管上安装有第一转子流量计，第一洗气瓶的出口端通过导管与干燥瓶相连接，干燥瓶的出口端连接有进气管。
3.根据权利要求2所述的一种应用于铵态氮同位素测定的采样装置，其特征在于，气体采样装置包括第二洗气瓶和第二真空泵，第二洗气瓶的入口端连接有抽气管，第二洗气瓶的出口端通过导管与第二真空泵相连接，该导管上安装有第二转子流量计，所述气体采样装置设置在另一个冷却装置中。
4.根据权利要求3所述的一种应用于铵态氮同位素测定的采样装置，其特征在于，所述第一洗气瓶和第二洗气瓶均为圆底吸收瓶，圆底吸收瓶的瓶高15cm，圆底吸收瓶中的吸收管端部安装有实心石英起泡球，实心石英起泡球与圆底吸收瓶的半径差为0.5cm。
5.根据权利要求4所述的一种应用于铵态氮同位素测定的采样装置，其特征在于，所述冷却装置包括保温槽，保温槽的内侧壁上设置有半导体制冷片和风扇，所述空气过滤装置和气体采样装置分别放置在对应的保温槽内，所述半导体制冷片和风扇均与温度控制器通过导线电连接。
6.根据权利要求5所述的一种应用于铵态氮同位素测定的采样装置，其特征在于，两个保温槽均安装在底座上，底座中安装有电源模块，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：章炎麟，王谦，曹芳，孟德友，杨笑影，
申请(专利权)人：苏州方元智能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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