[發明專利]一種大氣中氣態汞的被動采樣裝置

有效

• 申請號: 201010199231.1
• 申請日: 2010-06-12
• 公開（公告）號: CN101865794A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 張巍;童銀棟;王學軍;胡丹
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 蘇愛華

技術領域

本發明屬于大氣監測技術領域，具體涉及一種大氣中氣態汞的被動采樣裝置。

背景技術

汞是環境中比較重要的一類污染物，大氣中的氣態汞90％以上為元素態汞(Hg⁰)，少量為氧化態汞(如氯化汞、溴化汞)和有機態汞(如甲基汞)。氣態汞可進行長距離傳輸(幾萬公里)，參與全球汞循環，對生態系統和人體健康都有重要危害。大氣中汞的濃度很低，常規主動采樣的方式依靠氣泵在短時間內采集大量氣體，將其中的汞富集濃縮進行測定。主動采樣方式需要電源，監測的時間尺度很短，通常為幾分鐘或幾十分鐘，需要人員值守操作，吸附介質通常為金絲，成本昂貴。主動采樣不適用于偏遠地區，特別汞污染嚴重的礦山地區，在無電源和無人值守情況下的監測，也不適用于大時間尺度的長期趨勢性監測。對于室內汞污染的長期人體暴露監測和評價，主動采樣也不適合。

被動采樣利用分子擴散的原理，在待測的大氣環境中放置一段時間，使大氣中的污染物富集在恰當的吸附介質上，濃縮后進行分析測定。被動采樣裝置無需電源，妥善放置后無需人員值守，可監測中長期(星期或月)時間尺度內的平均情況。與主動采樣相比，被動采樣技術在采樣點的布設方面具有更大的靈活性，相關成本也更低。

張奇生和阮維林發明了一種以水玻璃與活性炭粉為原料的吸附介質(專利號CN85100596)，適用于采集高濃度環境下的汞蒸汽。Brumbaugh等人將金的硝酸溶液灌注在聚乙烯膜中，用來采集大氣和水中的汞(W.G.Brumbaugh，J.D.Petty，T.W?May，J.N.Huckins.Apassive?integrative?sampler?for?mercury?vapor?in?air?and?neutral?mercury?species?in?water.Chemosphere：Global?Change?Science.2000，2：1-9)。Lyman等用一種陽離子樹脂膜選擇性地采集大氣中的氧化態汞(Seth?N.Lyman，Mae?S.Gustin，Eric?M.Prestbo.A?passive?sampler?forambient?gaseous?oxidized?mercury?concentrations.Atmospheric?Environment.2010，44：246-252)。美國SKC公司生產的520型徽章式被動采樣器，用一種金屬氧化物作為吸收介質，佩戴在工人衣領上用于工業場所汞暴露的監測。

環境大氣中汞的濃度很低，上述的被動采樣技術和裝置適用于高濃度的工業場所，或具有特殊的選擇性，不適用于環境大氣中汞污染監測和氣態汞跨地區長期遷移趨勢研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大氣中氣態汞的被動采樣裝置，該裝置可全天候放置于野外進行樣品采集，符合國內外理論界對于大氣被動采樣的要求。

本發明提供的大氣中氣態汞的被動采樣裝置，包括一空氣擴散管，該空氣擴散管的底部為進風口，其為多孔結構，在空氣擴散管內，上方固定有一盛裝吸附介質的吸附盤，頂部設有密封蓋。

圓筒形空氣擴散管下端均勻開孔，垂直放置，起到降低風速影響，保持優化的空氣擴散距離的作用。空氣擴散管的管長與進風口直徑的比2-4∶1，空氣擴散管底部孔的直徑小于2mm。

所述吸附盤為一盛放吸附介質的敞口盒子，該盒子的底部為網狀結構，網孔的直徑小于0.5mm，且設有大于100目(小于150μm)的篩網，起到進一步降低吸附面表面風速和防止大氣中細顆粒物附著的作用。

空氣擴散管、吸附盤和密封蓋為聚乙烯材料制得，空氣擴散管和密封蓋為螺紋連接，在密封蓋的下邊緣再設一凹陷的內壁可與吸附盤螺紋連接，可以有效避免長期放置過程中雨、雪對被動采樣的影響。

吸附介質可采用改性活性炭(如載硫活性炭或載銀活性炭)，也可根據特定監測需要采用特異性吸附介質。

本發明的優點是：

本發明的各部分巧妙地應用了大氣擴散和表面風速阻滯的原理，有效減小外界風速和大氣顆粒物對采樣的影響，可全天候放置于野外進行樣品采集，符合國內外理論界對于大氣被動采樣的要求。本裝置以氣態汞的日均采集量為數據表達形式，與主動采樣結合可以得到被動采樣效率及二者間的定量關系，從而根據日均采集量數據計算環境空氣中氣態汞的濃度水平。

附圖說明

圖1本發明的氣態汞被動采樣裝置結構圖；

圖2本發明的被動采樣裝置數據與主動采樣數據關系圖(室外環境)；

圖3本發明的被動采樣裝置數據與主動采樣數據關系圖(室內環境)。

具體實施方式