[发明专利]海洋大气颗粒物采样装置及其采样方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种海洋大气颗粒物采样装置及其采样方法。

背景技术

大气颗粒物采样器是进行大气细颗粒采样的设备，是进行细颗粒分析和研究的基本设备。随着人们对细颗粒物研究的深入，颗粒物采样器的类型和结构也在不断改进，以满足不同的需要。

目前采用的细颗粒物采样装置主要有撞击式采样器和滤膜式采样器，撞击式采样器利用气流高速通过微孔，撞击在颗粒物收集盘而捕集，根据微孔孔径和流速的大小，可实现对颗粒物的分级采样，但该类采样器主要采用小流量采样。而滤膜式采样器则利用滤膜对颗粒物的捕集，通过配备不同的切割头也可实现对颗粒物的分级采样，该类采样器通常采用大流量采样方法，可短时间获得较多的颗粒物样品以供分析使用，因此，适合用于大气颗粒物样品采集。公开的技术如CN1808095A设计了一种多通道PM_2.5颗粒物采样器，该采样器能同时进行多种滤膜的大气颗粒物样品采集，但设计的采样流量小，采样时间长；新型专利CN2586967Y设计了一种中流量大气细颗粒物采样器，该采样器通过流量控制系统实现了采样流量的稳定性，但采样流量仍较低，对于大气本底颗粒物浓度较低的情况，如海洋大气环境或极地大气环境，仍需要较长的采集时间，才能收集到足够分析用的颗粒物样品。又如CN201707249U公开了一种利用分流器进行三通道大气颗粒物采样器，可对不同粒极的大气颗粒物进行采集。以上大气颗粒物采样器均无法对风向和风速产生反应，采样器连续进行采样，无法对风向和风速进行判断而选择有利的采样条件，避免周围环境对颗粒物样品的污染。显然，这些采样器只能适用于陆地大气颗粒物采样，却难以用于海洋大气颗粒物采样。

随着对全球气候变化和大气气溶胶研究的深入，海洋大气颗粒物已经引起广泛关注。海洋颗粒物样品的采集和分析变得十分重要和必要，然而海洋颗粒物采样与陆地大气颗粒物采样方法完全不同，海洋大气颗粒物采样需要借助船载走航，采样器安装在船上容易受到船上排放污染物的影响，特别是在风速和风向不利的情况下，导致采集的颗粒样品被严重污染，而由于海洋本底大气颗粒物浓度很低，一旦产生污染就无法获得海洋大气颗粒物的真实组成，导致采集的样品无效。

发明内容

本发明的目的，是针对现有的海洋大气颗粒物采样易受船上排放污染，采样不稳定的缺点，提供一种风向和风速可控制的海洋大气颗粒物采样装置及采样方法，它能实现海洋大气颗粒物的无污染采集，避免了在风向和风速不利的条件下，极易造成周围环境污染物对采集的大气颗粒物的影响，而无法获得真实颗粒物样品的问题。采用微处理控制系统，提高了设备运行的自动化程度和运行的稳定性，通过系统的高度集成，极大简化了采样装置的结构和采样操作。

本发明是这样实现的，所述海洋大气颗粒物采样装置，其特征是：风向风速传感器与微处理器识别电路相连接；用于固定采样滤膜的滤膜架，滤膜架固定在滤膜架底座上；滤膜架底座经连接管路与大流量气泵相连通，大流量气泵与微处理器识别电路相连接，大流量气泵出气口位于采样装置底部；旋进涡街流量计的流量传感器与连接管路相连接、旋进涡街流量计的信号输出端与微处理器识别电路连接；微处理器识别电路与控制器相连接，控制器控制大流量气泵的电源开关。

温度传感器一端与连接管路相连接、温度传感器另一端与微处理器识别电路相连接；压力传感器一端与连接管路相连接、压力传感器另一端与微处理器识别电路相连接。

本发明所述滤膜架由上、下两片组成，滤膜架上片的中间镂空形成框架，滤膜架下片中间位置为网孔，上、下两片夹紧采样滤膜；滤膜架上设有滤膜盖。

本发明所述海洋大气颗粒物采样装置的采样方法，其特征是：

（1）将安装在结构支架上的采样装置固定于船体顶层甲板靠船头的位置；

（2）通过微处理器识别电路设置采样风向和风速条件，用于船载走航时，风向设定为对着船头的方向正负90°，最小的采样风速设定为1.5 m/s；

（3）打开滤膜盖，将采样滤膜紧夹于滤膜架上，并将滤膜架固定于滤膜架底座；

（4）采样气体通过放置在滤膜架上的采样滤膜，颗粒物被收集在采样滤膜上，气体进入连接管，最后经大流量气泵出气口从采样装置底部排出；

（5）在采样过程中，微处理器识别电路通过采集风向风速传感器信号，判断是否符合采样条件，若满足步骤（2）风向风速条件，控制器启动大流量气泵进入工作采样状态，采样装置同时记录采样累计流量、瞬时流量、压力值和温度值等数据，反之采样装置处于等待状态。