【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环保，具体涉及大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统。
技术介绍
1、大气颗粒物是指悬浮在空气中的微小颗粒物质，其来源多样，包括工业排放、交通尾气、农业活动、建筑施工和自然过程等。这些颗粒物根据其直径大小分为不同的类别，常见的分类是可吸入颗粒物(pm10)和细颗粒物(pm2.5)。大气颗粒物对人体健康造成的危害是多个方面而且十分严重的。部分pm2.5的直径足够小，以至于可以穿过人体的防御机制，并深入到肺部的细支气管和肺泡中。长期暴露于细颗粒物中，会导致慢性阻塞性肺病的发生，增加肺癌的患癌风险和疾病进程。吸入大气颗粒物后，其中的有害物质可进入血液循环系统，引发炎症反应和氧化应激，对心血管系统产生直接的损害。这会增加心脏病、高血压、冠心病和中风等心血管疾病的风险。颗粒物中的有害物质还可以引发炎症反应，并干扰免疫细胞的功能和调节。长期接触大气颗粒物可能导致免疫功能下降，使人体更容易产生呼吸道感染、肺炎等疾病，并增加过敏反应和自身免疫疾病的发病风险。最后，大气颗粒物中的某些成分被认为是潜在的致癌物质，长期吸入大气颗粒物存在促进癌症形成的风险。
2、目前，几乎所有地区都通过设定不同粒径颗粒物的浓度上限来进行空气质量评价和管理。然而，单纯监管不同粒径颗粒物的浓度阈值是不能完全代表真实颗粒物污染空气的整体性质和毒性效应。以pm2.5为例，其有机成分中能够定量分析的不到10％，即使采用极为复杂的分析程序也只能鉴定出不到60％的有机组分。此外，不同地区的大气颗粒物具有完全不同的特征，在遵守相同的空气质量标准时，其毒性效
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种低成本、快速、多毒性终点原位毒性效应评价的大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统。
2、本专利技术提供的大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统，包括大气颗粒物浓缩富集装置、大气颗粒物浓度控制装置、气体分配器、毒性暴露舱、循环装置、尾气处理装置；其中：
3、所述大气颗粒物浓缩富集装置，包括大气采样泵、大气颗粒物采样器、加热水箱、冷凝循环装置和虚拟切割器；其中：
4、大气颗粒物采样器带有pm2.5、pm5和pm10三级切割头，用于收集空气中不同粒径的颗粒物。在大气采样泵抽吸力作用下，空气样品经过三级切割头的筛选后，指定粒径的颗粒物进入加热水箱中；水箱中设有加热棒，将去离子水加热到40-50摄氏度，产生足够使得颗粒物达到饱和状态的水蒸气。
5、达到饱和状态的颗粒物在主气路30-50l/min的流量下，进入冷凝循环装置，其温度为-18--25摄氏度，使饱和状态的颗粒物在冷凝管中逐渐冷凝长大，最终形成颗粒直径为3-4微米的大颗粒物；最后冷凝长大的颗粒物在浓缩气路1-6l/min的流量下通过虚拟切割器，在喷嘴处加速离开气颗粒物浓缩富集装置，进入大气颗粒物浓度控制装置中。
6、所述大气颗粒物浓度控制装置，为一配备有大气颗粒物浓度激光检测仪和压缩空气钢瓶的封闭空间；颗粒物浓度激光检测仪用于持续监测通过大气颗粒物浓缩富集装置流入的浓缩大气颗粒物的浓度；根据浓度数值来确定是否增加大气颗粒物浓缩富集装置的富集倍数，或开启压缩空气钢瓶，精确控制其通入大气颗粒物浓度控制装置的空气载气流量，并与颗粒物混合，以实现颗粒物暴露浓度的精确控制，并确定暴露浓度和真实空气颗粒物浓度的换算关系。
7、所述气体分配器，用于对颗粒物浓度控制装置输送来的准确浓度的浓缩颗粒物混合气体进行分配，使其充分与循环系统回输的颗粒物均匀混合，然后等量的从两个气路进入毒性暴露舱；具体地，气体分配器为高硼硅玻璃气体分配管。
8、所述毒性暴露舱，其中设置有固定了不同毒性检测功能微生物的水凝胶微球，与来自气体分配器的浓度和气流高度稳定的浓缩颗粒物混合气体充分接触，实现微生物在颗粒物混合气流中的暴露。
9、优选地，所述毒性暴露舱包括：两个减压进气管，一个t字型气体混流管，一个多孔暴露盘，一个加压出气管；其中：
10、所述两个减压进气管，用于通入颗粒物混合气体气流，其结构为喇叭形，其小端为进气口，大端设有螺纹；两个减压进气管大端直径与t字型气体混流管中横管的左右两端直径匹配，两个减压进气管大端分别与t字型气体混流管的左右两端通过螺纹相接连；
11、所述暴露盘，设置于t字型气体混流管的垂直管段中，为均匀分布有若干个孔道的圆盘体，每个孔道中设置有四个梯形支钉，用于支撑固定有微生物的水凝胶微球(也称微生物的水凝胶微球)，使水凝胶微球悬浮在孔道中；所述孔道用于提供颗粒物混合气体气流与水凝胶微球的接触环境；具体地，颗粒物混合气体气流通过两个减压进气管持续流入，进入暴露盘中的孔道，均匀地吹扫在水凝胶微球表面，使颗粒污染物在水凝胶微球表面附着、累积并向内扩散，从而使得固定在水凝胶微球内的微生物能够接触到污染颗粒物。若干个孔道中，可以放置固定不同类型微生物的水凝胶微球，形成阵列，用以同时检测多种毒性指标。
12、本专利技术中，采用喇叭形减压进气管，可以在流量不变的情况下降低气流流速和压力，以协助t字型气体混流管将气流均匀分布到整个管道中；并且，两端气体进入后在t字型气体混流管中部相互对冲形成湍流并改变气流方向，确保t字型气体混流管的垂直管段任意截面上任意位置气体流速和压力相同，继而保证通过多孔暴露盘上每个孔洞的气体流速压力一致。
13、所述加压出气管，用于排放气态颗粒污染物，其结构也为喇叭形，其大口端直径与t字型气体混流管的垂直管段的直径匹配，两者通过螺纹连接；加压出气管与减压进气管作用相反，t字型气体混流管的垂直管段尾端的加压出气管管径从大到小逐渐减少，除保证与其他设备连接管管径统一之外，在出口处形成一定压力，保证气流在暴露盘下端的均匀性和稳定性。
14、暴露舱内的多孔暴露盘设计为可拆装结构，可实现快速拆装。
15、所述气体循环装置，由密封管式轴流风机和电子皂膜流量计组成，将离开暴露舱的浓缩颗粒物气体循环回气体分配器前端，并与新进入气体分配器的浓缩颗粒物气流充分混合，以提高暴露舱内颗粒物的暴露浓度和暴露效率。
16、所述尾气处理装置，为多级处理系统；一级处理为硅胶干燥管，用于去除颗粒物在浓缩富集过程中吸收的水分；二级和三级尾气处理系统为首尾相连的两个大气颗粒物过滤器，用于防止检测系中的浓缩大气颗粒物排放到环境中造成二次污染；系统末端设置有流量计和真空泵，用于控制和稳定整个系统中的气流量。
17、本专利技术系统还包括检测器，该检测器为独立于其他系统之外的酶标仪，不与系统其他部分连接。完成暴露后，暴露舱中的多孔暴露盘可快速拆下，并将其中微生物固定水凝胶球依次装配到96孔板中，进入酶标仪检测每个小球荧光强本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统，其特征在于，包括大气颗粒物浓缩富集装置、大气颗粒物浓度控制装置、气体分配器、毒性暴露舱、循环装置、尾气处理装置；其中：
2.根据权利要求1所述的大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统，其特征在于，所述毒性暴露舱包括：两个减压进气管，一个T字型气体混流管，一个多孔暴露盘，一个加压出气管；其中：
3.根据权利要求2所述的大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统，其特征在于，暴露舱内的多孔暴露盘设计为可拆装结构，可实现快速拆装。
4.根据权利要求1或2所述的大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统，其特征在于，还包括检测器；该检测器为独立的酶标仪；完成暴露后，暴露舱中的多孔暴露盘快速拆下，并将其中微生物固定水凝胶球依次装配到96孔板中，进入酶标仪检测每个小球荧光强度的变化。
5.根据权利要求4所述的大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统，其特征在于，还包括清洁装置，该清洁装置位于气体分配器前端，为配备有空气载气的高温蒸汽发生器；完成毒性暴露后，暴露舱两头设置有快速拆卸扣，可将暴露舱完整
6.根据权利要求1或5所述的大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统，其特征在于，系统中各组件以10mm金属管道连接，整个系统为绝对密闭系统，各连接口采用硅胶密封垫圈密封以保证系统气密性，以防止浓缩大气颗粒物泄露造成的环境二次污染和对检测人员的健康伤害。
7.根据权利要求6所述的大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统，其特征在于，系统各部件连接方式为：大气颗粒物浓缩富集装置连接大气颗粒物浓度控制装置中一个进气口，浓度控制装置另一个进气口连接空气钢瓶，大气颗粒物浓度激光检测仪探头固定于颗粒物浓度控制装置内壁；浓度控制装置出口连接气体分配器中一个进气口；气体分配器的另外两个进气口分别连接气体循环装置末端和高温蒸汽发生器；气体分配器的两个出气口通过快速拆装扣连接暴露舱的两个减压进气口；暴露舱加压出口连接通过快速拆装扣连接一个三通，三通出口一端连接气体循环装置的电子皂膜流量计后连接密封管式轴流风机，再到气体分配器前端；另一个出口连接尾气处理装置的硅胶干燥管；然后硅胶干燥管连接大气颗粒物过滤器、流量计和系统控制真空泵。
8.根据权利要求7所述的大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统，其特征在于，工作流程如下：
...【技术特征摘要】
1.一种大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统，其特征在于，包括大气颗粒物浓缩富集装置、大气颗粒物浓度控制装置、气体分配器、毒性暴露舱、循环装置、尾气处理装置；其中：
2.根据权利要求1所述的大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统，其特征在于，所述毒性暴露舱包括：两个减压进气管，一个t字型气体混流管，一个多孔暴露盘，一个加压出气管；其中：
3.根据权利要求2所述的大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统，其特征在于，暴露舱内的多孔暴露盘设计为可拆装结构，可实现快速拆装。
4.根据权利要求1或2所述的大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统，其特征在于，还包括检测器；该检测器为独立的酶标仪；完成暴露后，暴露舱中的多孔暴露盘快速拆下，并将其中微生物固定水凝胶球依次装配到96孔板中，进入酶标仪检测每个小球荧光强度的变化。
5.根据权利要求4所述的大气颗粒物多毒性终点原位暴露毒性检测系统，其特征在于，还包括清洁装置，该清洁装置位于气体分配器前端，为配备有空气载气的高温蒸汽发生器；完成毒性暴露后，暴露舱两头设置有快速拆卸扣，可将暴露舱完整拆下；拆卸的暴露舱放于含有50％乙醇和50％纯水的超声波清洗机中超声清洗15-30min，然后装载回暴露舱中，密封并检查气密性；启动高温蒸汽发生器，发生器温度设置为110-130℃，50％纯水和50％乙醇混合液通过精密注射...
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