[實(shí)用新型]一種測定大氣碳酸鹽的連續(xù)自動采樣分析裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720168436.0
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN206489128U
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吉東生;徐小娟;王躍思
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大氣物理研究所
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;G01N30/08;G01N1/24
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 付生輝,張雪梅

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及大氣環(huán)境監(jiān)測和生態(tài)環(huán)境研究領(lǐng)域。更具體地，涉及一種測定大氣碳酸鹽的連續(xù)自動采樣分析裝置。

背景技術(shù)

大氣顆粒物(Atmospheric Particulate Matters)是大氣中存在的各種固態(tài)和液態(tài)顆粒狀物質(zhì)的總稱，各種顆粒狀物質(zhì)均勻地分散在空氣中構(gòu)成一個相對穩(wěn)定的龐大懸浮體系，即氣溶膠體系，因此大氣顆粒物也稱為大氣氣溶膠(Atmospheric Aerosols)。大氣顆粒物中較細(xì)顆粒物對人體健康及環(huán)境影響很大，其中含碳物質(zhì)在氣溶膠中含量很高，在對人類健康影響較大的細(xì)顆粒部分比例更大。這些含碳物質(zhì)可以吸附大氣中的污染物，其中有些有致癌、致畸、致突變的作用，而且還會影響大氣的透明度及太陽輻射強(qiáng)度。大氣顆粒物中的含碳物質(zhì)分為三類：有機(jī)碳(organic carbon，簡稱OC)、元素碳(element carbon，簡稱EC)和碳酸鹽(carbonate carbon，簡稱CC)，其中碳酸鹽含量較少，元素碳及有機(jī)碳化合物是氣溶膠的主要成分。三類含碳物質(zhì)不僅物理、化學(xué)性質(zhì)不同，來源也不一樣。如：EC易吸光，化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定；OC吸光作用和化學(xué)穩(wěn)定性較EC要差。

大氣細(xì)顆粒物中的碳酸鹽對酸雨的中和以及全球太陽輻射平衡產(chǎn)生的影響越來越受到科學(xué)家的關(guān)注。由于其堿性特征，碳酸鹽容易與大氣中的酸性氣體(包括二氧化硫和氮氧化合物)反應(yīng)，并在其表面加速SO₂和NO_x氣體向硫酸鹽和硝酸鹽的轉(zhuǎn)化；此外，它在大氣中也直接與硫酸、硝酸和其他有機(jī)酸(如乙酸等)氣體或顆粒進(jìn)行著多種均相和非均相的化學(xué)反應(yīng)。大氣細(xì)顆粒物中碳酸鹽能傳輸增加表層海水的堿性，改變其酸堿平衡，促進(jìn)海水吸收大氣中的CO₂，因此大氣中碳酸鹽在海水和雨水中扮演的“堿泵”和“生物泵”角色。此外，盡管環(huán)境大氣中的碳酸鹽通常含量很低，但在我國北方大氣，特別是沙塵暴大氣中含量尤為偏高。因此，碳酸鹽在大氣、海洋、陸地系統(tǒng)中都扮演重要角色，對大氣細(xì)顆粒物中碳酸鹽的研究有十分重要的意義。

目前，國內(nèi)外對大氣細(xì)顆粒物中碳酸鹽質(zhì)量濃度的分析依然是以采樣器采樣后送入實(shí)驗室分析的傳統(tǒng)離線分析技術(shù)為主，缺少大氣細(xì)顆粒物中碳酸鹽連續(xù)自動采樣裝置以獲得高時間分辨率觀測數(shù)據(jù)。現(xiàn)有的采樣方式具有以下缺點(diǎn)：

1)、采樣過程需要投入大量的人力和物力。通常，實(shí)驗員根據(jù)采樣需求，將空白采樣膜安放在大氣氣溶膠采樣器并設(shè)定采樣時間，當(dāng)采樣時間結(jié)束以后實(shí)驗員將樣品膜取回，與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO₂并對CO₂進(jìn)行分析，獲得CC的質(zhì)量濃度。

2)、采樣中會對設(shè)備產(chǎn)生損壞。由于大氣氣溶膠碳分析儀不是專門用于CC分析，沒有經(jīng)過防酸處理，因此對CC的分析時會導(dǎo)致設(shè)備損耗極大，嚴(yán)重影響儀器的使用壽命。

3)、低頻率的觀測數(shù)據(jù)不適用于過程模型的建立與驗證。受采樣方式的限制，現(xiàn)有低頻率的采樣數(shù)據(jù)不可避免地產(chǎn)生觀測誤差，使得對CC排放過程及其環(huán)境要素控制機(jī)制的研究非常難以開展。

4)、測量結(jié)果的不準(zhǔn)確性。盡管當(dāng)前有些研究顯示能夠通過加熱的方法半連續(xù)地測定CC濃度，但是由于受到元素碳和有機(jī)碳的干擾，分析結(jié)果存在很大的不確定性。

因此，現(xiàn)有的人工觀測技術(shù)不能原位獲取CC的長期同步觀測有效數(shù)據(jù)，亟需發(fā)展原位自動觀測技術(shù)對CC進(jìn)行觀測，以研究城市、鄉(xiāng)村或者本底地區(qū)CC變化特征、演化規(guī)律與大氣污染形成機(jī)制中所起到的作用，獲取驗證模型的實(shí)測數(shù)據(jù)和參數(shù)，需要提供一種用于測定大氣碳酸鹽的連續(xù)自動采樣分析裝置。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種測定大氣碳酸鹽的連續(xù)自動采樣分析裝置。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：

一種測定大氣碳酸鹽的連續(xù)自動采樣分析裝置，該裝置包括采樣單元、控制單元、分析單元和處理單元，其中

采樣單元包括采樣頭、采樣箱和采樣泵，采樣頭和采樣泵分別通過邏輯控制器與采樣箱相連，邏輯控制器根據(jù)氣路連接情況設(shè)置為二通電磁閥或四通電磁閥；采樣通路還包括設(shè)置為質(zhì)量流量控制器的二通電磁閥；