[發(fā)明專利]一種面源氣體自動采樣裝置及采樣方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210592496.7
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103063481A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪開英;薛紅兵;黃丹丹
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22;G01N1/26
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體采樣領(lǐng)域，尤其涉及一種面源氣體自動采樣裝置及采樣方法。

背景技術(shù)

對于面源氣體(如土壤、水體和垃圾填埋場等面源排放的氣體)的采樣，一般有靜態(tài)采樣方法和動態(tài)采樣方法。

靜態(tài)采樣方法包括采樣罩和靜態(tài)采樣箱等，通常是一個底部開口的采樣罩或采樣箱置于待采樣的面源氣體揮發(fā)源上，有的通入載氣以吹掃出氣體，采樣時直接從取樣口取出氣體。靜態(tài)采樣箱(采樣罩)內(nèi)外部沒有穩(wěn)定的氣流交換，內(nèi)部環(huán)境與實際待測的氣體真實環(huán)境相差很大，對氣體的揮發(fā)率有較大的影響。

動態(tài)采樣方法一般利用動態(tài)采樣箱，該動態(tài)采樣箱的底部開有面源氣體采樣口，動態(tài)采樣箱兩側(cè)壁帶有進氣口和出氣口，通過吹風機吹或者真空泵吸，使穩(wěn)定的氣流從進氣口進入采樣箱又從出氣口流出，這樣一種動態(tài)平衡的狀態(tài)比靜態(tài)方法更真實的反映了實際的面源氣體狀況。動態(tài)采樣方法簡便易行，也比靜態(tài)方法更為精確，但是對自然環(huán)境仍然存在一定程度的破壞，其中氣壓的差異可能使氣體積聚；箱內(nèi)流速與外部自然風速的差異會影響待測氣體的揮發(fā)率；氣溫的改變也對采樣的可靠性有較大的影響。

由于保證采樣環(huán)境與自然環(huán)境的最大程度的相似存在很多難點，國際上尚沒有動態(tài)采樣箱的標準規(guī)范，所以國外研究人員構(gòu)建了各種各樣的動態(tài)采樣箱進行面源氣體的采樣。但是由于沒有標準，所構(gòu)建的動態(tài)采樣箱在結(jié)構(gòu)、采樣方法、流量等參數(shù)上差距很大，所以相互之間無法比較。

根據(jù)實際需要，往往需要進行多點采樣，而構(gòu)建多通道的采樣系統(tǒng)來進行多點采樣卻很少有人研究。在國內(nèi)，對于動態(tài)采樣箱的研究非常少。

申請?zhí)枮?00710026451.2的發(fā)明專利申請公開了一種水體、土壤表面揮發(fā)性氣體采樣裝置及其采樣方法，該發(fā)明包含一個動態(tài)采樣箱，以氮氣為載氣，調(diào)節(jié)氣體流量計是輸入氣體與輸出氣體達到相同的流速，待動態(tài)平衡后用真空采樣器采樣。這種采樣方法是一種典型的以純凈氣體為載氣的采樣方法，以氮氣為輸入氣體可以不用采集環(huán)境氣體，用攪拌推進器混合樣品可以使氣體均勻，且該采樣裝置與方法不能實現(xiàn)多點自動采樣。

但是使用氮氣為載氣操作，成本較高，不如輸入環(huán)境氣體直接、方便；僅控制輸入流量與輸出流量相同不能達到最小的破壞自然環(huán)境的目的，需要改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種面源氣體采樣裝置，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中采樣裝置的采樣不準確，且使用載氣操作帶來的對環(huán)境的破壞及成本較高的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種面源氣體自動采樣裝置，包括測控模塊以及依次連接的氣體采樣機構(gòu)、氣體輸送機構(gòu)和氣路切換機構(gòu)，

所述氣體采樣機構(gòu)包括：

采樣箱，該采樣箱的底部為面源氣體采集口，該采樣箱的兩個相對的側(cè)壁分別設(shè)有進氣口和出氣口；

進氣閥，與所述進氣口連接；

出氣閥，與所述出氣口連接；

進氣流量傳感器，用于采集進氣口的氣體流量；

出氣流量傳感器，用于采集出氣口的氣體流量；

所述氣體輸送機構(gòu)為真空泵，其吸氣端連接所述出氣閥；

所述氣路切換機構(gòu)為電動三通閥，其中一個端口連接所述真空泵的出氣端，另外兩個端口分別用于接環(huán)境氣體和氣體分析儀；

所述測控模塊用于根據(jù)所述進氣流量傳感器和出氣流量傳感器的信號以控制所述進氣閥、出氣閥和電動三通閥。

對面源氣體進行采樣時，首先進行初始化工作，使電動三通閥切換至與環(huán)境氣體連通，使采樣箱的進氣閥都打開到最大位置，當進氣口的流量等于出氣口的流量時，此時系統(tǒng)處于動態(tài)平衡狀態(tài)，控制模塊使電動三通閥切換至與氣體分析儀相通，開始采樣。

作為優(yōu)選，所述測控模塊通過讀取進氣流量傳感器及出氣流量傳感器的讀數(shù)，若兩個流量傳感器的讀數(shù)不同，說明進氣量和出氣量不等，此時，測控模塊將調(diào)節(jié)進氣閥或出氣閥，直至進氣量和出氣量相等為止。

作為優(yōu)選，所述采樣箱的內(nèi)部安裝有吊扇，加速采樣箱內(nèi)氣體的揮發(fā)和流通，使采樣箱內(nèi)部快速達到動態(tài)平衡。

作為優(yōu)選，所述采樣箱的頂部還安裝有風速儀，所述測控模塊讀取該風速儀的信號進而控制所述進氣閥、出氣閥和電動三通閥。測控模塊通過讀取風速儀的數(shù)據(jù)，計算出平均風速，并且計算出此風速下最適合的進氣量及出氣量(最適流量)，進而調(diào)節(jié)進氣閥和出氣閥的關(guān)閉，當進氣量和出氣量分別與根據(jù)風速儀讀數(shù)計算出的最適流量相等時，此時采樣箱內(nèi)達到動態(tài)平衡，電動三通閥則切換至與氣體分析儀連通，開始采樣。