CN102721577B - 多功能大气干湿沉降自动采样器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能大气干湿沉降自动采样器，包括箱体，箱体内并排布置有干沉降采样器和湿沉降采样器，干沉降采样器的下方设有保温箱，干沉降采样器的下端与保温箱相连通，保温箱的顶部设有微自吸水泵，微自吸水泵的进口与保温箱连接，微自吸水泵的出口连通到干沉降采样器的上口；箱体的上口两侧边缘设有导轨，导轨上设有活动盖板，箱体的上口一端边缘设有电机，另一端边缘设有轴承，电机与轴承之间设有输送带，活动盖板连接在所述输送带上；箱体的上口设有湿度感应器。能够实现大气干、湿沉降的自动分离控制，可保证所采集的干、湿沉降样品准确客观，多功能、简易实用，适用于各种水文气象、环境监测。

Description

多功能大气干湿沉降自动采样器

技术领域

本发明涉及一种雨水和大气降尘自动采样装置，尤其涉及一种多功能大气干湿沉降自动采样器。

背景技术

城市空气污染、开放源降尘、沙尘暴、灰霾、酸雨等问题是当前很重要的研究课题。特别是近年来比较突出的痕量元素污染问题受到了社会各界的广泛关注。随着社会经济的快速发展及工业化进程的加快，由有害痕量元素引起的环境污染日趋明显、加剧，其中包括：Sb、Be、As、Cd、Cr、Pb、Mn、Hg、Co、Ni和Se等。

有害痕量元素在一般大气环境中反应活性低，难以通过化学反应去除，干湿沉降是大气污染物从大气中去除的主要途径。大气干湿沉降是决定痕量元素环境归趋和人体暴露的重要因素之一。通过对大气沉降的监测研究，不仅可以明确降尘的强度、性质、组成、沉降速率等表象，而且可以推断其源地、运移路径和方式。为了测定降雨中的湿沉降、沙尘暴降尘及日常降尘，为了监测有害痕量元素在特定地区的累积效应，需要大量连续干沉降和湿沉降的采集，因此普通的人工采样费时费力，不能满足工作需要。

现有技术中的某些自动采样器虽然能够连续进行干沉降和湿沉降的采集，但装置结构复杂、成本也高价格昂贵，且对某些特定元素收集影响较大，效果不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能、简易实用的多功能大气干湿沉降自动采样器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的多功能大气干湿沉降自动采样器，包括箱体，所述箱体内并排布置有干沉降采样器和湿沉降采样器，所述干沉降采样器的下方设有保温箱，所述干沉降采样器的下端与所述保温箱相连通，所述保温箱的顶部设有微自吸水泵，所述微自吸水泵的进口与所述保温箱连接，所述微自吸水泵的出口连通到所述干沉降采样器的上口；

所述箱体的上口两侧边缘设有导轨，所述导轨上设有活动盖板，所述箱体的上口一端边缘设有电机，另一端边缘设有轴承，所述电机与轴承之间设有输送带，所述活动盖板连接在所述输送带上；

所述箱体的上口设有湿度感应器。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的多功能大气干湿沉降自动采样器，由于箱体内并排布置有干沉降采样器和湿沉降采样器，干沉降采样器的下方设有保温箱，干沉降采样器的下端与保温箱相连通，保温箱的顶部设有微自吸水泵，微自吸水泵的进口与保温箱连接，微自吸水泵的出口连通到干沉降采样器的上口；箱体的上口两侧边缘设有导轨，导轨上设有活动盖板，箱体的上口一端边缘设有电机，另一端边缘设有轴承，电机与轴承之间设有输送带，活动盖板连接在所述输送带上；箱体的上口设有湿度感应器。能够实现大气干、湿沉降的自动分离控制，可保证所采集的干、湿沉降样品准确客观，多功能、简易实用，适用于各种水文气象、环境监测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的多功能大气干湿沉降自动采样器的结构示意图。

图中：1、箱体，2、干沉降采样器，3、乳胶导管，4、保温箱，5、微自吸水泵，6、塑料导管，7、湿沉降采样器，8、湿度感应器，9、湿度感应器支架，10、PVC活动盖板，11、导轨，12、传送带，13、配电箱，14、电机，17、轴承。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的多功能大气干湿沉降自动采样器，其较佳的具体实施方式是：

包括箱体，所述箱体内并排布置有干沉降采样器和湿沉降采样器，所述干沉降采样器的下方设有保温箱，所述干沉降采样器的下端与所述保温箱相连通，所述保温箱的顶部设有微自吸水泵，所述微自吸水泵的进口与所述保温箱连接，所述微自吸水泵的出口连通到所述干沉降采样器的上口；

所述箱体的上口两侧边缘设有导轨，所述导轨上设有活动盖板，所述箱体的上口一端边缘设有电机，另一端边缘设有轴承，所述电机与轴承之间设有输送带，所述活动盖板连接在所述输送带上；

所述箱体的上口设有湿度感应器。

所述箱体的上口两端边缘分别设有行程开关，所述箱体的上口设有电机的一端的壁上设有配电箱。

所述干沉降采样器的下端通过乳胶导管与所述保温箱相连通，所述微自吸水泵的出口通过塑料导管连通到所述干沉降采样器的上口，所述活动盖板为PVC活动盖板，所述湿度感应器通过湿度感应器支架固定在所述箱体的壁上。

所述箱体设有支架，所述支架带有四个万向轮。

所述箱体采用不锈钢材质，其正面设有可开合小门。

所述保温箱采用PVC材质，内装有5％的稀硝酸溶液。

所述微自吸泵有两个，一个备用。

所述湿沉降采样器为玻璃钢或塑料或玻璃圆柱体。

本发明的多功能大气干湿沉降自动采样器，多功能、简易实用，能够实现大气污染物连续干、湿沉降长期监测的自动采样。采样器带有箱体、移动及固定装置、湿度感应器、干沉降采样器、湿沉降采样器、保温箱、配电箱、活动盖及其自由移动装置等。

本发明能够实现干、湿沉降自动分离，且对有害痕量元素收集分析干扰极小，主体箱体及固定装置可以采用不锈钢材质；箱体下可以安装万向轮便于装置移动；干沉降采样器采用倒椎体设计，其顶部通过管道连接微自吸水泵，微型自吸水泵通过管道与保温箱相连通，保温箱通过管道连接干沉降采样器下端，构成循环；湿沉降采样器设计为圆柱体；箱体的顶部设有可在两个采样器上方移动互换遮盖的活动盖和用来感知下雨的湿度感应器；活动盖板通过传送带连接到电机上，依靠电机的正转或反转移动。

本发明能够实现大气干、湿沉降的自动分离控制，可保证所采集的干、湿沉降样品准确客观；使用稀硝酸溶液润洗干沉降采样器能够有效的避免二次扬尘，提高了干沉降采集的精度；同时该采样器还可以避免人力的浪费。本发明设计简单、零件加工容易。该采样器能够完全满足大气、气象等部门的监测需求。

本发明的工作原理是：

如图1所示，箱体1采用不锈钢材质，设计规格为1200×700×1000mm，正面设计可开合小门，用于取放保温箱，内设支撑结构用来安置干、湿采样器及保温箱等。箱体底部下方设支架并安装四个万向轮（图中未示出）便于仪器移动。干、湿采样器分左右分别放置，保温箱置于箱体中间靠近干沉降采样器处。

干沉降采样器2采用不锈钢材质，设计为倒椎体，椎体设计高度500mm，底面直径600mm，下端开口通过乳胶导管3与保温箱4相连通。保温箱设计容积为1.5升，采用PVC材质，内装有5％的稀硝酸溶液，保温箱顶部通过管道与微自吸泵5相连。微自吸水泵设计流量为0.8L/min，通过塑料导管6连到干沉降采样器顶部。干沉降采样时，来自保温箱4的稀硝酸溶液由自吸水泵不断地输到干沉降采样器开口处，通过润洗采样器内壁，把所采集降尘通过导管3回流到保温箱中，不断循环，干沉降采集停止微自吸泵停止工作。可设置两个微自吸泵，一个备用。

所说湿沉降采样器7为玻璃钢(塑料或者玻璃材质也行)圆柱体，设计高度300mm，底面直径300mm。主箱体上部悬挂小箱体13为配电箱，配电箱带有漏电保护装置。电机14和轴承17分别固定在主箱体左右两端，通过传送带12连接PVC活动盖板10。电机通过传送带带动活动盖板顺着固定在箱体上边缘的导轨上11左右移动。湿度感应器8通过湿度感应器支架9固定在箱体的中上部。

干湿沉降的采样过程中，当无雨水时，湿度感应器8给电机14和微自吸泵5输出信号，电机会通过正转或反转来带动活动盖板10移动，盖住湿沉降采样器7，当活动盖板接触到行程开关（图中未示出）时，即断电，停止移动，同时，微自吸泵启动，开始抽取保温箱4的稀硝酸溶液到干沉降采样器，开始干沉降采样。当有降雨时，雨水滴落到湿度感应器上，湿度感应器给电机和微自吸泵输出信号，电机会自动通过正转或反转来带动盖板移动，盖住干沉降采样器，当盖板接触到行程开关时，即自动断电，停止移动，同时，微自吸泵停止运行，开始进行湿沉降采样。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出相应的若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

具体实施例：

2011年春季-夏季，利用本发明的采样装置对北京地区4个不同采样点（表1）进行了大气痕量元素干湿沉降采样；并运用ICP-AES（电感耦合等离子体发射光谱仪）对所采样品中某些痕量元素含量进行实验室分析测定；利用干湿沉降通量公式（公式1、2）换算痕量元素的干湿沉降通量；以验证本发明对大气痕量元素干湿沉降采集效率。结果如表2所示。

干湿沉降通量计算公式如下：

Flux_dry＝W/(A×t)    (1)

${\mathrm{Flux}}_{\mathrm{wet}}=P\×\frac{C_p}{t}---\left(2\right)$

其中，Flux_dry为干沉降通量，mg/(m²·a)；W为采集的干沉降颗粒物中痕量元素的浓度，mg/m²；A为干沉降采样器的上口面积，m²；t为采样时间，h；Flux_wet为大气湿沉降通量，mg/(m²·a)；P为降水量，mm；C_p为痕量元素在降水中的浓度，μg/L；t为采样时间，h。

表1  采样点布置情况

表2  有害痕量元素沉降通量

本发明的各采样点大气痕量元素干湿沉降结果显示，位于密云县采样点的痕量元素沉降通量明显小于其他采样点，而位于北京航空航天大学采样点由于靠近四环车流量较大，痕量元素的沉降通量都较高，如Pb和Cr的沉降通量分别为13.19mg/(m²·a)和10.31mg/(m²·a)。采育镇采样点位于北京市最南端，临近天津市和河北廊坊市，受周边工业活动的及特殊地形条件影响，部分痕量元素的沉降通量高于市区。所采三次湿沉降过程（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）元素的沉降通量明显大于干沉降过程。可见，本发明对大气痕量元素的干湿沉降采集都有很好的效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种多功能大气干湿沉降自动采样器，其特征在于，包括箱体，所述箱体内并排布置有干沉降采样器和湿沉降采样器，所述干沉降采样器的下方设有保温箱，所述干沉降采样器的下端与所述保温箱相连通，所述保温箱的顶部设有微自吸水泵，所述微自吸水泵的进口与所述保温箱连接，所述微自吸水泵的出口连通到所述干沉降采样器的上口；

所述箱体的上口两侧边缘设有导轨，所述导轨上设有活动盖板，所述箱体的上口一端边缘设有电机，另一端边缘设有轴承，所述电机与轴承之间设有输送带，所述活动盖板连接在所述输送带上；

所述箱体的上口设有湿度感应器；

所述箱体的上口两端边缘分别设有行程开关；

所述保温箱内装有5%的稀硝酸溶液；

干湿沉降的采样过程中，当无雨水时，湿度感应器给所述电机和微自吸泵输出信号，电机通过正转或反转来带动活动盖板移动，盖住湿沉降采样器，当活动盖板接触到所述行程开关时，即断电，停止移动，同时，微自吸泵启动，开始抽取所述保温箱的稀硝酸溶液到干沉降采样器，开始干沉降采样；

当有降雨时，雨水滴落到所述湿度感应器上，湿度感应器给电机和微自吸泵输出信号，电机自动通过正转或反转来带动盖板移动，盖住干沉降采样器，当盖板接触到行程开关时，即自动断电，停止移动，同时，微自吸泵停止运行，开始进行湿沉降采样。

2.根据权利要求1所述的多功能大气干湿沉降自动采样器，其特征在于，所述箱体的上口设有电机的一端的壁上设有配电箱。

3.根据权利要求2所述的多功能大气干湿沉降自动采样器，其特征在于，所述干沉降采样器的下端通过乳胶导管与所述保温箱相连通，所述微自吸水泵的出口通过塑料导管连通到所述干沉降采样器的上口，所述活动盖板为PVC活动盖板，所述湿度感应器通过湿度感应器支架固定在所述箱体的壁上。

4.根据权利要求1、2或3所述的多功能大气干湿沉降自动采样器，其特征在于，所述箱体设有支架，所述支架带有四个万向轮。

5.根据权利要求4所述的多功能大气干湿沉降自动采样器，其特征在于，所述箱体采用不锈钢材质，其正面设有可开合小门。

6.根据权利要求4所述的多功能大气干湿沉降自动采样器，其特征在于，所述保温箱采用PVC材质。

7.根据权利要求4所述的多功能大气干湿沉降自动采样器，其特征在于，所述微自吸泵有两个，一个备用。

8.根据权利要求4所述的多功能大气干湿沉降自动采样器，其特征在于，所述湿沉降采样器为玻璃钢或塑料或玻璃圆柱体。

Images