CN107576538A - 室内定量采集土‑气交换产生的挥发性有机物污染的装置及采集方法 - Google Patents
室内定量采集土‑气交换产生的挥发性有机物污染的装置及采集方法 Download PDFInfo
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Abstract
室内定量采集土‑气交换产生的挥发性有机物污染的装置及采集方法,设计一种有机物污染的装置及采集方法。目的是解决现有测试有机物污染的方法无法表征温度对污染物土‑气交换的影响;主动方式和被动方式采集不能同步进行,主动采样方式多次连续测量时成本高、被动采样方式效率低的问题。装置由电源、温度控制系统、电热管、水槽、玻璃罩、温度传感器、植物培育桶和照明装置、支撑柱、被动采样器、透气孔、吸附材料、流量调节器、抽气泵和温度数据采集器;方法:种植植物后主动采集24h,30天后完成被动采集,被动采集过程中白天控温20℃,晚上控温10℃;本发明将主动和被动采集结合到一起,减少占地面积,缩短采样时间,减低实验成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种采集有机物污染的装置。
背景技术
土-气交换是调控持久性或挥发性有机污染物在区域和全球范围内迁移转化等环境行为的关键过程。温度和植物是影响土-气交换过程的重要因素。现有测试土-气交换产生的有机物污染的方法未考虑定量控制土壤-植物系统温度,也就无法准确表征温度对污染物土-气交换的影响。目前,采集大气中有机污染物主要有主动和被动两种方式。主动采样具有时间短和效率高等特点,但采样结果不能代表污染物土-气交换的长期交换过程,如果进行多次连续测量则成本很高;被动采样成本低,能表征污染物的长期交换过程,但效率低,无法表征污染物土-气交换的短期交换过程。因此现有的主动和被动两种采集大气中有机污染物的方式都在应用过程中都存在缺陷,并且现有主动方式和被动方式采集土- 气交换产生的有机物污染的方法不能同步进行。
发明内容
本发明是为了解决现有测试土-气交换产生的有机物污染的方法未不进行定量控制土壤-植物系统温度造成无法准确表征温度对污染物土-气交换的影响;现有主动方式和被动方式采集土-气交换产生的有机物污染的方法不能同步进行,主动采样方式多次连续测量时成本高、被动采样方式效率低的问题,提出一种室内定量采集土-气交换产生的挥发性有机物污染的装置及使用方法。
一种室内定量采集土-气交换产生的挥发性有机物污染的装置,该装置由电源、温度控制系统、电热管、水槽、玻璃罩、温度传感器、数个植物培育桶和照明装置、支撑柱、被动采样器、透气孔、吸附材料、流量调节器、抽气泵和温度数据采集器构成;
所述被动采样器由一个较大的不锈钢盆、一个较小的不锈钢盆、螺杆和螺母构成,较大的不锈钢盆和较小的不锈钢盆的敞开口相对设置,较大的不锈钢盆设置于较小的不锈钢盆上方,螺杆依次穿过较大的不锈钢盆的底部和较小的不锈钢盆的底部,在较大的不锈钢盆的底部两侧的螺杆上设置有固定螺母,在较小的不锈钢盆的底部两侧的螺杆上设置有固定螺母;在较小的不锈钢盆的内部设置有片状的被动吸附材料;
所述玻璃罩开口朝下设置在水槽内部,电热管设置于玻璃罩下方水槽内部,电源、温度控制系统、流量调节器、抽气泵和温度数据采集器设置于玻璃罩外部;植物培育桶、支撑柱和被动采样器设置于玻璃罩内部,照明装置设置于玻璃罩外部侧壁上;被动采样器的底部与植物培育桶顶部设置在同一水平面上;
所述电源、温度控制系统和电热管依次通过导线连接;温度传感器设置于植物培育桶内部,温度传感器的信号输出端分别与温度数据采集器的信号输入端和温度控制系统的信号输入端连接;抽气泵的进气端与璃罩上端通过管道连通,抽气泵与璃罩之间靠近璃罩的管道内设置有主动吸附材料,流量调节器设置于抽气泵与璃罩之间靠近抽气泵的管道内;
所述玻璃罩的四个侧壁上分别设置有数个水平排列的透气孔;
所述支撑柱下端与水槽固接,支撑柱上端与被动采样器中螺杆下端固接;
所述被动采样器中较大的不锈钢盆的敞开口的直径为26.0cm;较小的不锈钢盆的敞开口的直径为为21.0cm;
所述为主动吸附材料和被动吸附材料的材质为聚氨酯泡沫;主动吸附材料和被动吸附材料用于吸附植物培育桶内土壤挥发的气态的有机污染物;
所述电源的电压为380V、频率为50Hz;
所述电热管的功率为1500~6000W;
所述玻璃罩为立方体,玻璃罩的长为300cm,宽为250cm,高度为200cm,玻璃罩的每个侧壁连接处设置有橡胶条密封;
所述水槽为立方体,槽壁的材质为PVC板,水槽的长为320cm,宽为320cm,深度为35cm,水槽的每个槽壁连接处设置有橡胶条密封;
所述植物培育桶的材质为不锈钢,培育桶的直径为50cm,高为50cm;植物培育桶内填充土壤时种植陆生植物;植物培育桶内填充水时种植水生植物;
所述支撑柱为圆柱体,材质为不锈钢,支撑柱直径为1cm,高度为100cm;支撑柱上设置有高度调节结构;
所述玻璃罩的每个个侧壁上设置有10个透气孔,透气孔的直径为1cm,相邻透气孔的间距离为10cm;
所述温度传感器精度为0.1℃;
所述温度控制系统通过调节电阻丝输出功率进而控制植物培育桶内的温度;
利用上述室内定量采集土-气交换产生的挥发性有机物污染的装置进行挥发性有机物污染采集的方法按以下步骤进行:
将植物培育桶填充土壤或水,并种植陆生植物或水生植物,向水槽内填充水至液面达到玻璃罩的敞开口和透气孔之间,设定温度数据采集器采集时间间隔为0.5h;接通电源装置启动后立即开启抽气泵进行抽气24h,然后取下主动吸附材料,并将主动吸附材料置于 -18℃条件下保存,即完成主动采集土-气交换产生的挥发性有机物;接通电源装置启动后 30天后取出被动吸附材料,将被动吸附材料置于-18℃条件下保存,即完成被动采集土-气交换产生的挥发性有机物;
在被动和主动采集土-气交换产生的挥发性有机物过程中,当日5时~当日17时将温度控制系统的温度设定为20℃,同时开启照明装置进行照明12h,当日17时~次日5时将温度控制系统的温度设定为10℃,关闭照明装置保持12h的黑暗状态;同时,电热管的启停通过温度控制系统和温度传感器控制,具体为:当温度传感器的检测温度高于21℃时,温度控制系统控制电热管停止加热,当温度传感器的检测温度低于19℃时,温度控制系统控制电热管开启加热;
在主动采集土-气交换产生的挥发性有机物过程中,通过设定流量调节器设定抽气泵的进气端与璃罩上端之间的管道内气体的流量为3~5L/min;
本发明具备以下有益效果:
1、本发明通过水浴加热土壤方法定量控制土壤-植物系统温度,避免了直接加热土壤产生焦化及受热不均现象,且采用玻璃罩上开透风口的设计,将主动和被动采集结合到一起,减少占地面积,缩短采样时间,减低实验成本。
2、本发明装置为被动与主动采样一体化设计将两者优势整合,与传统的单独主动采样装置或被动采样装置相比,有效提高了空气采样效率,降低实验成本50%以上;
附图说明
图1为本发明的装置的结构示意图;
图2为被动采样器9的结构示意图。
具体实施方式:
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式,还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一:结合图1和图2说明本实施方式,本实施方式室内定量采集土-气交换产生的挥发性有机物污染的装置,该装置由电源1、温度控制系统2、电热管3、水槽4、玻璃罩5、温度传感器6、数个植物培育桶7和照明装置16、支撑柱8、被动采样器9、透气孔10、吸附材料11、流量调节器12、抽气泵13和温度数据采集器14构成;
所述被动采样器9由一个较大的不锈钢盆、一个较小的不锈钢盆、螺杆和螺母构成,较大的不锈钢盆和较小的不锈钢盆的敞开口相对设置,较大的不锈钢盆设置于较小的不锈钢盆上方,螺杆依次穿过较大的不锈钢盆的底部和较小的不锈钢盆的底部,在较大的不锈钢盆的底部两侧的螺杆上设置有固定螺母,在较小的不锈钢盆的底部两侧的螺杆上设置有固定螺母;在较小的不锈钢盆的内部设置有片状的被动吸附材料15;
所述玻璃罩5开口朝下设置在水槽4内部,电热管3设置于玻璃罩5下方水槽4内部,电源1、温度控制系统2、流量调节器12、抽气泵13和温度数据采集器14设置于玻璃罩 5外部;植物培育桶7、支撑柱8和被动采样器9设置于玻璃罩5内部,照明装置16设置于玻璃罩5外部侧壁上;被动采样器9的底部与植物培育桶7顶部设置在同一水平面上;
所述电源1、温度控制系统2和电热管3依次通过导线连接;温度传感器6设置于植物培育桶7内部,温度传感器6的信号输出端分别与温度数据采集器14的信号输入端和温度控制系统2的信号输入端连接;抽气泵13的进气端与璃罩5上端通过管道连通,抽气泵13与璃罩5之间靠近璃罩5的管道内设置有主动吸附材料11,流量调节器12设置于抽气泵13与璃罩5之间靠近抽气泵13的管道内;
所述玻璃罩5的四个侧壁上分别设置有数个水平排列的透气孔10;
所述支撑柱8下端与水槽4固接,支撑柱8上端与被动采样器9中螺杆下端固接。
本实施方式具备以下有益效果:
1、本实施方式通过水浴加热土壤方法定量控制土壤-植物系统温度,避免了直接加热土壤产生焦化及受热不均现象,且采用玻璃罩上开透风口的设计,将主动和被动采集结合到一起,减少占地面积,缩短采样时间,减低实验成本。
2、本实施方式装置为被动与主动采样一体化设计将两者优势整合,与传统的单独主动采样装置或被动采样装置相比,有效提高了空气采样效率,降低实验成本50%以上;
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:所述被动采样器9中较大的不锈钢盆的敞开口的直径为26.0cm;较小的不锈钢盆的敞开口的直径为为21.0cm。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二不同的是:所述为主动吸附材料 11和被动吸附材料15的材质为聚氨酯泡沫。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是:所述电源1的电压为380V、频率为50Hz;所述电热管3的功率为1500~6000W。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是:所述玻璃罩5为立方体,玻璃罩的长为300cm,宽为250cm,高度为200cm,玻璃罩5的每个侧壁连接处设置有橡胶条密封;所述水槽4为立方体,槽壁的材质为PVC板,水槽4的长为320cm,宽为320cm,深度为35cm,水槽4的每个槽壁连接处设置有橡胶条密封。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是:所述植物培育桶 7的材质为不锈钢,培育桶7的直径为50cm,高为50cm;植物培育桶7内填充土壤时种植陆生植物;植物培育桶7内填充水时种植水生植物。其他步骤和参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是:所述支撑柱8为圆柱体,材质为不锈钢,支撑柱8直径为1cm,高度为100cm;支撑柱8上设置有高度调节结构。其他步骤和参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是:所述玻璃罩5的每个个侧壁上设置有10个透气孔10,透气孔10的直径为1cm,相邻透气孔10的间距离为10cm。其他步骤和参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是:所述温度传感器 6精度为0.1℃。其他步骤和参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十:本实施方式利用室内定量采集土-气交换产生的挥发性有机物污染的装置进行挥发性有机物污染采集的方法按以下步骤进行:
将植物培育桶7填充土壤或水,并种植陆生植物或水生植物,向水槽4内填充水至液面达到玻璃罩5的敞开口和透气孔10之间,设定温度数据采集器14采集时间间隔为0.5h;接通电源1装置启动后立即开启抽气泵13进行抽气24h,然后取下主动吸附材料11,并将主动吸附材料11置于-18℃条件下保存,即完成主动采集土-气交换产生的挥发性有机物;接通电源1装置启动后30天后取出被动吸附材料15,将被动吸附材料15置于-18℃条件下保存,即完成被动采集土-气交换产生的挥发性有机物;
在被动和主动采集土-气交换产生的挥发性有机物过程中,当日5时~当日17时将温度控制系统2的温度设定为20℃,同时开启照明装置16进行照明12h,当日17时~次日 5时将温度控制系统2的温度设定为10℃,关闭照明装置16保持12h的黑暗状态;同时,电热管3的启停通过温度控制系统2和温度传感器6控制,具体为:当温度传感器6的检测温度高于21℃时,温度控制系统2控制电热管3停止加热,当温度传感器6的检测温度低于19℃时,温度控制系统2控制电热管3开启加热;
在主动采集土-气交换产生的挥发性有机物过程中,通过设定流量调节器12设定抽气泵13的进气端与璃罩5上端之间的管道内气体的流量为3~5L/min。
本实施方式具备以下有益效果:
1、本实施方式通过水浴加热土壤方法定量控制土壤-植物系统温度,避免了直接加热土壤产生焦化及受热不均现象,且采用玻璃罩上开透风口的设计,将主动和被动采集结合到一起,减少占地面积,缩短采样时间,减低实验成本。
2、本实施方式装置为被动与主动采样一体化设计将两者优势整合,与传统的单独主动采样装置或被动采样装置相比,有效提高了空气采样效率,降低实验成本50%以上。
Claims (10)
1.一种室内定量采集土-气交换产生的挥发性有机物污染的装置,其特征在于:该装置由电源(1)、温度控制系统(2)、电热管(3)、水槽(4)、玻璃罩(5)、温度传感器(6)、数个植物培育桶(7)和照明装置(16)、支撑柱(8)、被动采样器(9)、透气孔(10)、吸附材料(11)、流量调节器(12)、抽气泵(13)和温度数据采集器(14)构成;
所述被动采样器(9)由一个较大的不锈钢盆、一个较小的不锈钢盆、螺杆和螺母构成,较大的不锈钢盆和较小的不锈钢盆的敞开口相对设置,较大的不锈钢盆设置于较小的不锈钢盆上方,螺杆依次穿过较大的不锈钢盆的底部和较小的不锈钢盆的底部,在较大的不锈钢盆的底部两侧的螺杆上设置有固定螺母,在较小的不锈钢盆的底部两侧的螺杆上设置有固定螺母;在较小的不锈钢盆的内部设置有片状的被动吸附材料(15);
所述玻璃罩(5)开口朝下设置在水槽(4)内部,电热管(3)设置于玻璃罩(5)下方水槽(4)内部,电源(1)、温度控制系统(2)、流量调节器(12)、抽气泵(13)和温度数据采集器(14)设置于玻璃罩(5)外部;植物培育桶(7)、支撑柱(8)和被动采样器(9)设置于玻璃罩(5)内部,照明装置(16)设置于玻璃罩(5)外部侧壁上;被动采样器(9)的底部与植物培育桶(7)顶部设置在同一水平面上;
所述电源(1)、温度控制系统(2)和电热管(3)依次通过导线连接;温度传感器(6)设置于植物培育桶(7)内部,温度传感器(6)的信号输出端分别与温度数据采集器(14)的信号输入端和温度控制系统(2)的信号输入端连接;抽气泵(13)的进气端与璃罩(5)上端通过管道连通,抽气泵(13)与璃罩(5)之间靠近璃罩(5)的管道内设置有主动吸附材料(11),流量调节器(12)设置于抽气泵(13)与璃罩(5)之间靠近抽气泵(13)的管道内;
所述玻璃罩(5)的四个侧壁上分别设置有数个水平排列的透气孔(10);
所述支撑柱(8)下端与水槽(4)固接,支撑柱(8)上端与被动采样器(9)中螺杆下端固接。
2.根据权利要求1所述的室内定量采集土-气交换产生的挥发性有机物污染的装置,其特征在于:所述被动采样器(9)中较大的不锈钢盆的敞开口的直径为26.0cm;较小的不锈钢盆的敞开口的直径为为21.0cm。
3.根据权利要求1所述的室内定量采集土-气交换产生的挥发性有机物污染的装置,其特征在于:所述为主动吸附材料(11)和被动吸附材料(15)的材质为聚氨酯泡沫。
4.根据权利要求1所述的室内定量采集土-气交换产生的挥发性有机物污染的装置,其特征在于:所述电源(1)的电压为380V、频率为50Hz;所述电热管(3)的功率为1500~6000W。
5.根据权利要求1所述的室内定量采集土-气交换产生的挥发性有机物污染的装置,其特征在于:所述玻璃罩(5)为立方体,玻璃罩的长为300cm,宽为250cm,高度为200cm,玻璃罩(5)的每个侧壁连接处设置有橡胶条密封;所述水槽(4)为立方体,槽壁的材质为PVC板,水槽(4)的长为320cm,宽为320cm,深度为35cm,水槽(4)的每个槽壁连接处设置有橡胶条密封。
6.根据权利要求1所述的室内定量采集土-气交换产生的挥发性有机物污染的装置,其特征在于:所述植物培育桶(7)的材质为不锈钢,培育桶(7)的直径为50cm,高为50cm;植物培育桶(7)内填充土壤时种植陆生植物;植物培育桶(7)内填充水时种植水生植物。
7.根据权利要求1所述的室内定量采集土-气交换产生的挥发性有机物污染的装置,其特征在于:所述支撑柱(8)为圆柱体,材质为不锈钢,支撑柱(8)直径为1cm,高度为100cm;支撑柱(8)上设置有高度调节结构。
8.根据权利要求1所述的室内定量采集土-气交换产生的挥发性有机物污染的装置,其特征在于:所述玻璃罩(5)的每个个侧壁上设置有10个透气孔(10),透气孔(10)的直径为1cm,相邻透气孔(10)的间距离为10cm。
9.根据权利要求1所述的室内定量采集土-气交换产生的挥发性有机物污染的装置,其特征在于:所述温度传感器(6)精度为0.1℃。
10.一种利用如权利要求1所述的室内定量采集土-气交换产生的挥发性有机物污染的装置进行挥发性有机物污染采集的方法,其特征在于:该方法按以下步骤进行:
将植物培育桶(7)填充土壤或水,并种植陆生植物或水生植物,向水槽(4)内填充水至液面达到玻璃罩(5)的敞开口和透气孔(10)之间,设定温度数据采集器(14)采集时间间隔为0.5h;接通电源(1)装置启动后立即开启抽气泵(13)进行抽气24h,然后取下主动吸附材料(11),并将主动吸附材料(11)置于-18℃条件下保存,即完成主动采集土-气交换产生的挥发性有机物;接通电源(1)装置启动后30天后取出被动吸附材料(15),将被动吸附材料(15)置于-18℃条件下保存,即完成被动采集土-气交换产生的挥发性有机物;
在被动和主动采集土-气交换产生的挥发性有机物过程中,当日5时~当日17时将温度控制系统(2)的温度设定为20℃,同时开启照明装置(16)进行照明12h,当日17时~次日5时将温度控制系统(2)的温度设定为10℃,关闭照明装置(16)保持12h的黑暗状态;同时,电热管(3)的启停通过温度控制系统(2)和温度传感器(6)控制,具体为:当温度传感器(6)的检测温度高于21℃时,温度控制系统(2)控制电热管(3)停止加热,当温度传感器(6)的检测温度低于19℃时,温度控制系统(2)控制电热管(3)开启加热;
在主动采集土-气交换产生的挥发性有机物过程中,通过设定流量调节器(12)设定抽气泵(13)的进气端与璃罩(5)上端之间的管道内气体的流量为3~5L/min。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180112 |
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