CN110057984A - 一种植物用空气污染模拟装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的属于农业工程技术领域,具体为一种植物用空气污染模拟装置及其使用方法,包括透明试验室、进入管、排出管、风扇、网架和尾气处理装置,所述透明试验室包括进入管、排出管、风扇和网架,所述进入管和排出管分别开在透明试验室的左右两侧壁,所述风扇安装在透明试验室的内腔底部,所述网架呈横向安装在透明试验室的内壁,所述尾气处理装置安装在排出管的另一端,通过透明试验室与不同的空气污染模拟方法结合,通过不同的装置来模拟不同的空气污染从而应用到对植物的影响研究或其它方面,满足了模拟各种空气污染的试验需求。
Description
技术领域
本发明涉及农业工程技术领域,具体为一种植物用空气污染模拟装置及其使用方法,用来进行空气污染尤其是雾霾对植物的影响方面的研究。
背景技术
随着人类活动对环境影响的加剧,空气中细小颗粒物增多,空气污染严重,尤其是雾霾天气频发,人们较多地关注了空气污染给人类健康、生产生活、电力安全、交通安全方面带来的危害,却忽略了空气污染对植物包括温室内作物的影响。在国内进入11月份采暖阶段到次年4月份,煤炭等化石燃料以及生物质燃料(秸秆、稻草)的燃烧更使雾霾天气加重,对温室内的作物产生的不利影响加剧,有研究表明雾霾会导致植物叶片黄化,茎秆变细,开花结果数量变少,根系须根减少,植株生长缓慢等问题,另外,在三月入春之后,沙尘大风天气频繁,导致许多植物、大田作物、绿化带等产生叶面滞尘,影响作物的生长发育,造成减产等问题。具体来说,这些空气污染给植物带来的危害主要有以下几点:
1、空气中悬浮小颗粒增多,颗粒物的消光作用使植物接收到的太阳辐射不足,引起弱光寡照、光周期不足,降低了光合速率,导致作物产量、质量下降。尤其对长日照植物或喜光喜温植物影响显著;
2、影响光质:雾霾或沙尘天气发生时,会使蓝光和绿光的比例增加,绿光对光合作用属于低效光,导致农作物光合作用减弱,进而使生长受到抑制;
3、影响呼吸作用:如果雾霾中颗粒物浓度超过植物的耐受点,则会对植物造成伤害。有些悬浮尘粒过大过多,直接在植物叶片表面累积形成叶面尘,使植株的呼吸作用受阻;
4、诱发病虫害:秋冬季节时的雾霾造成地面低温高湿状态,低温易引起农作物冻害现象发生,高湿易诱发农作物霜霉病、晚疫病、灰霉病等各种病虫害,导致作物减产、品质下降。
5、破坏生态系统:空气污染导致的大量人为源气溶胶浮游空气中,其中的有毒有害物质,如重金属、有机污染物等,通过大气沉降等方式,慢慢下沉至土壤中,尤其是伴随雨雪直接融入土壤,造成酸沉降、重金属集聚,引起土壤酸化,若植物再反吸收回自己体内,人体食用后对人体也造成伤害,使得大气-土壤-农作物—消费者这一生态系统循环遭到破坏。
国内外学者虽然做了空气污染与大田作物、温室作物以及隔离绿化带的相关关系研究工作,但多数为定性分析,做定量研究的非常少,究其原因是自然雾霾条件以及沙尘天气发生时间不固定,试验变量难以控制、试验周期长且不稳定、可重复率低,并且,雾霾天气发生的时间段不固定,雾霾浓度、成分因地域、时间段、天气状况的不同而有差异,所以人们依靠自然条件下发生的雾霾作为试验条件存在很多局限性,导致人工模拟雾霾对植物的研究进程受阻。不解决实验室人工模拟雾霾环境的问题,就无法进行雾霾试验条件下雾霾浓度、雾霾成分、持续作用时间(从湿度、PM值、能见度等参数达到雾霾定义界限开始至上述参数退出雾霾定义界限结束)等因素与植物表观信息、叶片生理生态、叶片、冠层、土壤的反射光谱、叶绿素荧光光谱等指标的相关性研究。
2018年7月21日我国生态环境部关于《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)修改单公开征求意见答记者问中提到:为配合其中污染物监测状态的调整,需要对与污染物监测状态直接相关的21项监测标准进行同步修订,21项中7项为二氧化硫、氮氧化物、臭氧、气态汞等气态污染物的监测分析方法标准,6项为总悬浮颗粒物、颗粒物(粒径小于等于10μm)、颗粒物(粒径小于等于2.5μm)、颗粒物中铅、镉、砷、六价铬等重金属监测分析方法标准,修订较以前的老标准变化主要在两个方面:一是增加了臭氧(O3)和细颗粒物(PM2.5)两项污染物控制标准;二是加严了可吸入颗粒物(PM10)、二氧化氮(NO2)等污染物的限值要求,可见我国对于空气质量尤其是颗粒物污染愈加重视。
雾霾环境指的是常温常压下雾和霾的混合物,其中雾是在空气潮湿、温度下降近零点等条件下,凝结并漂浮于大气中的水汽组成,霾是指大量细微的干尘粒等(气溶胶)均匀地悬浮在空中,使水平能见度<10km、空气混浊的现象。霾的核心物质是空气中悬浮的灰尘颗粒(气溶胶颗粒,AOD),霾粒子尺度在0.01~100μm,无法用肉眼分辨。由于气溶胶化学组成十分复杂,来源不同,形成过程也不同,成分变动较大,模拟起来有难度,所以根据大气气溶胶的成分和来源,本发明主要通过模拟雾霾中的有效成分来实现不同雾霾环境的模拟,这种好处在于可以根据试验需求或者针对地域差异来确定一种或者组合几种气溶胶发生装置。
已有学者模拟单一的烟雾条件或者沙尘条件进行输变电设备外绝缘特性以及大气光化学方向的研究,试验室多采用中小型箱体,体积从室内的100L到室外的300m3不等,选用的材料主要为TeflonFEP薄膜、有机玻璃或不锈钢,形状一般为圆柱形腔体(类似正规的200L油漆桶大小,直径在1米左右,高度在2米左右)或者体积较小的烟雾发生箱,功能单一,不可移动,无法进行针对性的模拟试验研究,在美国德克萨斯和日本有数量不多的可移动的烟雾箱,但体积均在5m3以下。由于模拟试验室的体积和配置光源不同,模拟试验结果的准确性和可重复性存在差异,对大气环境条件的仿真程度也各异。这些模拟方法和装置虽有一定参考价值,但并不能很高程度地模拟真实雾霾环境,满足不了空气污染与植物相关性的科研需求。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有的模拟空气污染对植物影响的装置中存在的问题,提出了本发明。
因此,本发明的目的是提供一种植物用空气污染模拟装置及其使用方法,能够克服现有技术存在的人工模拟空气污染尤其是雾霾环境不够全面准确、达不到试验要求的问题。
为解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,本发明提供了如下技术方案:
一种植物用空气污染模拟装置,其包括透明试验室、进入管、排出管、风扇、网架和尾气处理装置,所述透明试验室包括进入管、排出管、风扇和网架,所述进入管和排出管分别开在透明试验室的左右两侧壁,所述风扇安装在透明试验室的内腔底部,所述网架呈横向安装在透明试验室的内壁,所述尾气处理装置安装在排出管的另一端。
作为本发明所述的一种植物用空气污染模拟装置的一种优选方案,其中:所述进入管和排出管上均安装有阀门,所述进入管的另一端安装有空气污染模拟发生装置。
作为本发明所述的一种植物用空气污染模拟装置的一种优选方案,其中:所述透明试验室内安装有试验参数监测装置,所述试验参数监测装置包括综合空气检测仪、温湿度计、气体检测仪和微颗粒物检测仪。
作为本发明所述的一种植物用空气污染模拟装置的一种优选方案,其中:所述尾气处理装置包括废弃物收集箱和收纳盒,所述废弃物收集箱内安装有洒水装置,所述收纳盒安装在废弃物收集箱的底部。
作为本发明所述的一种植物用空气污染模拟装置的一种优选方案,其中:该植物用空气污染模拟装置的使用方法如下:
步骤一:搭建透明试验室及在透明实验室中安装进入管和排出管,同时在透明实验室内安装试验参数监测装置;
步骤二:将空气污染模拟发生装置与进入管连接固定;
步骤三:在网架上放入试验物体;
步骤四:启动空气污染模拟发生装置;
步骤五:在尾气处理装置中收集废气。
与现有技术相比:
1.本发明所述的针对空气污染对植物的影响研究,提出的空气污染模拟试验室中模拟出了六种真实空气污染环境,相比现有的气溶胶发生器造价昂贵,且出料单一,本发明所述的根据雾霾天气形成原因模拟出的六种雾霾条件足够满足不同试验目的的要求,并且造价低操作容易。
2.本发明所述的针对空气污染对植物的影响研究,提出的空气污染模拟试验室中模拟出来的颗粒物能够持久并均匀地发出,不会出现有的学者模拟的颗粒物受潮结块等现象,且颗粒物来源广泛,造价低。
3.本发明所述的针对空气污染对植物的影响研究,提出的空气污染模拟试验室空间够大,足够进行对照组与实验组的植物生长与管理空间,可以满足试验人员携带试验仪器在内进行试验操作的需求,试验测量结果实时准确。
4.本发明所述的针对雾霾对植物的影响研究,提出的雾霾模拟室拆装容易、室内室外均可搭建,空间大小灵活,光源调控模式和气溶胶发生装置的数量等可以根据试验所需空间以及雾霾浓度等试验条件进行灵活配置,节省开支。
5.监测设备和技术不仅可以实现温湿度、颗粒物浓度和粒径分布的检测,还可以进行氮氧化物、碳氧化物、甲醛等气体的监测,可根据所需数据自由组合,灵活配置(可以支持4种气体的同时检测),有利于更深入全面地探索人工模拟空气污染环境,尤其是雾霾天气对植物影响这一科研问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案,下面将将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
图1为本发明所述的一种中小型空气污染环境模拟试验室采用自然采光的示意图;
图2为本发明所述的一种中小型空气污染环境模拟试验室采用人造光源的示意图;
图3-1为本发明所述的一种中小型空气污染环境模拟试验室内无机盐雾霾空气污染模拟发生装置工作原理图;
图3-2为本发明所述的一种中小型空气污染环境模拟试验室内含碳组分雾霾空气污染模拟发生装置原理图;
图3-3为本发明所述的一种中小型空气污染环境模拟试验室内粉尘沙尘空气污染模拟发生装置原理图;
图4为本发明所述的一种中小型空气污染环境模拟试验室内粉尘气溶胶发生装置的传动系统工作原理图;
图5为本发明所述的一种中小型空气污染环境模拟试验室内白烟饼模拟雾霾的发生装置的工作原理图;
图6为本发明所述的一种中小型空气污染环境模拟试验室内模拟汽车尾气排放引起的空气污染发生装置的工作原理图。
图中:100透明试验室、110进入管、111颗粒物注入管、120排出管、130风扇、140网架、150 LED灯带、160喷气管、170雾霾发生箱、200尾气处理装置、300水雾发生器、400鼓风机、500模拟发生室、510加热电阻丝、600存储容器、610出料管、620阀门、630传输带、700汽车燃油发动机。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
其次,本发明结合示意图进行详细描述,在详述本发明实施方式时,为便于说明,表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明保护的范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
实施方式1
请参阅图1和图3-1,本发明提供一种植物用盐雾雾霾空气污染影响的模拟装置,包括透明试验室100、进入管110、排出管120、风扇130、网架140和水雾发生器300,透明试验室100包括进入管110、排出管120、风扇130和网架140,进入管110和排出管120分别开在透明试验室100的左右两侧壁距地面1m,风扇130通过螺栓安装在透明试验室100的内腔底部的中间,网架140呈横向通过螺栓安装在透明试验室100的底部,尾气处理装置200套接在排出管120的另一端,进入管110和排出管120上均安装有阀门620,进入管110的另一端与水雾发生器300套接,进入管110位于透明试验室100内的一端套接有倾斜状喷嘴160,透明试验室100内粘接有试验参数监测装置,试验参数监测装置包括综合空气检测仪、温湿度计、气体检测仪和微颗粒物检测仪,综合空气检测仪采用思乐智MEF-550型PM2.5甲醛检测仪,尺寸为150*67*30mm,内置粉尘颗粒物传感器的测试原理是激光散射原理,甲醛的测试原理是电化学传感器,TVOC的测试原理是半导体传感器,检测仪可以智能识别颗粒计数和大小,屏幕可以显示颗粒物个数和PM1.0(直径<1.0μm)、PM2.5、PM10、甲醛浓度和TVOC,温湿度计采用得力牌壁挂式9014型温湿度计,用于监测试验室内的温度和湿度,放置于试验室内,微颗粒物检测仪型号为OPC-N3,可测环境内的微颗粒物数量,价格低廉,利于多点分布检测,无需长期维护,可测的粒径范围是0.38~40μm,最大微粒计数率是10000微粒/秒,气溶胶粒径谱仪采用LAP-322气溶胶粒径谱仪表征和检测气溶胶的粒径分布和数目浓度,具有快速、高灵敏度和精度的特点,测试范围是0.2~40μm,测试浓度最大可达104个/cm3,气体检测仪选用BH-4A型黄黑版四合一气体检测仪,配有可充电3.7v锂电池,电池容量2000毫安,连续工作8小时,可以进行氮氧化物、碳氧化物、甲醛等气体的监测,支持4种气体的同时检测,支持超过三十种传感器,可根据需要自由组合气体传感器,灵活配置。
该模拟空气污染对植物影响的装置的使用方法如下:
步骤一:搭建透明试验室100及在透明实验室100中安装进入管110和排出管120,同时在透明实验室100内安装试验参数监测装置;
步骤二:将水雾发生器300与进入管110连接固定;
步骤三:将网架140上放入试验物体盆栽小白菜;
步骤四:启动水雾发生器300。
该实施方式中的空气污染模拟装置使用超声波水雾发生器300,在水雾发生器300中添加无机盐溶液,水溶性无机盐成分包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐和氯化物,其中,硫酸盐和硝酸盐是模拟人类活动的化石燃料的燃烧,包括燃煤、交通尾气排放、供热厂、发电厂、工业窑炉等工厂排放引起的雾霾;铵盐是模拟农田施肥、家畜家禽等农业排放引起的雾霾,水雾发生器300使雾化片产生2.4MHZ的高频振荡,在无机盐溶液中可以振荡出大量雾滴,在进入口的出口处处设有喷嘴160,且向上倾斜,能够使细小的雾粒高速直接喷出,同时将滞留在内部的雾滴结合成大颗粒水滴后通过喷嘴160的拦截碰撞落回管道内,撞落的雾滴颗粒再重新雾化喷出,回流不会受阻,结构简单,再利用透明试验室100底部的风扇130把水雾均匀扩散到透明试验室100的空间内,盐雾溶液的浓度和成分根据要模拟的地区雾霾特征或者试验所要研究的雾霾主要成分进行配制,只需要加入不同的溶液,就可以模拟不同成分的盐雾雾霾天气,超声波水雾发生器300单位时间内的制雾量为1500g/h,可以控制通雾时间来调整透明试验室100内水含量,试验中通过水雾发生器300和外接除湿机的相互配合使用,将外接除湿机的进气口与透明实验室100连接固定,可以模拟出不同环境相对湿度RH达20%~100%。
实施方式2
请参阅图1和图3-2,本发明提供一种模拟含碳组分雾霾污染对植物影响的装置,包括透明试验室100、进入管110、排出管120、风扇130、网架140、尾气处理装置200、模拟发生室500和鼓风机400,透明试验室100包括进入管110、排出管120、风扇130和网架140,进入管110和排出管120分别开在透明试验室100的左右两侧壁距地面1m,风扇130通过螺栓安装在透明试验室100的内腔底部的中间,网架140呈横向通过螺栓安装在透明试验室100的底部,尾气处理装置200套接在排出管120的另一端,进入管110和排出管120上均安装有阀门620,进入管110的另一端与模拟发生室500上的气管套接,模拟发生室500内腔底部螺栓连接有加热电阻丝510,进入管110的外壁与鼓风机400套接,透明试验室100内粘接有试验参数监测装置,试验参数监测装置包括综合空气检测仪、温湿度计、气体检测仪和微颗粒物检测仪,综合空气检测仪采用思乐智MEF-550型PM2.5甲醛检测仪,尺寸为150*67*30mm,内置粉尘颗粒物传感器的测试原理是激光散射原理,甲醛的测试原理是电化学传感器,TVOC的测试原理是半导体传感器,检测仪可以智能识别颗粒计数和大小,屏幕可以显示颗粒物个数和PM1.0(直径<1.0μm)、PM2.5、PM10、甲醛浓度和TVOC,温湿度计采用得力牌壁挂式9014型温湿度计,用于监测试验室内的温度和湿度,放置于试验室内,微颗粒物检测仪型号为OPC-N3,可测环境内的微颗粒物数量,价格低廉,利于多点分布检测,无需长期维护,可测的粒径范围是0.38~40μm,最大微粒计数率是10000微粒/秒,气溶胶粒径谱仪采用LAP-322气溶胶粒径谱仪表征和检测气溶胶的粒径分布和数目浓度,具有快速、高灵敏度和精度的特点,测试范围是0.2~40μm,测试浓度最大可达104个/cm3,气体检测仪选用BH-4A型黄黑版四合一气体检测仪,配有可充电3.7v锂电池,电池容量2000毫安,连续工作8小时,可以进行氮氧化物、碳氧化物、甲醛等气体的监测,支持4种气体的同时检测,支持超过三十种传感器,可根据需要自由组合气体传感器,灵活配置,尾气处理装置200包括废弃物收集箱和收纳盒,废弃物收集箱内螺接有洒水装置,收纳盒滑动安装在废弃物收集箱的底部。
该模拟空气污染对植物影响的装置的使用方法如下:
步骤一:搭建透明试验室100及在透明实验室100中安装进入管110和排出管120,同时在透明实验室100内安装试验参数监测装置;
步骤二:将模拟发生室500与进入管110连接固定;
步骤三:将网架140上放入试验物体盆栽小白菜;
步骤四:在模拟发生室500内添加秸秆、落叶、蜂窝煤和无烟煤,将加热电阻丝510加热;
步骤五:在尾气处理装置200中收集废气,废气通过排出管到达废弃物收集箱内,废弃物收集箱内的洒水装置对废气进行喷洒沉淀,使其落到收纳盒中。
该实施方式中的空气污染模拟装置使用模拟发生室500,用来模拟含碳组分的雾霾,模拟生物质(指麦秆、秸秆、落叶等)燃烧引起的雾霾,通过模拟发生室500里燃烧秸秆、树枝、落叶、煤和木头、秸秆等生物质的混合物,通过模拟发生室500燃烧后,达到燃烧物的燃点,燃烧排放的混合气溶胶在鼓风机400的作用下,通过管道并进入到透明试验室100内,鼓风机400采用型号为亚士霸CGB-120,风量为30m3/h。
实施方式3
请参阅图1和图3-3,本发明提供一种模拟粉尘沙尘(含矿物颗粒)雾霾污染对植物影响的装置,包括透明试验室100、进入管110、颗粒物注入管111、排出管120、风扇130、网架140、尾气处理装置200和鼓风机400,透明试验室100包括进入管110、排出管120、风扇130和网架140,进入管110和排出管120分别开在透明试验室100的左右两侧壁距地面1m,风扇130通过螺栓安装在透明试验室100的内腔底部,网架140呈横向通过螺栓安装在透明试验室100的内壁,尾气处理装置200套接在排出管120的另一端,进入管110和排出管120上均安装有阀门620,进入管110的另一端与鼓风机400出风管套接,进入管110的外壁与颗粒物注入管111贯穿连接,透明试验室100内粘接有试验参数监测装置,试验参数监测装置包括综合空气检测仪、温湿度计、气体检测仪和微颗粒物检测仪,综合空气检测仪采用思乐智MEF-550型PM2.5甲醛检测仪,尺寸为150*67*30mm,内置粉尘颗粒物传感器的测试原理是激光散射原理,甲醛的测试原理是电化学传感器,TVOC的测试原理是半导体传感器,检测仪可以智能识别颗粒计数和大小,屏幕可以显示颗粒物个数和PM1.0(直径<1.0μm)、PM2.5、PM10、甲醛浓度和TVOC,温湿度计采用得力牌壁挂式9014型温湿度计,用于监测试验室内的温度和湿度,放置于试验室内,微颗粒物检测仪型号为OPC-N3,可测环境内的微颗粒物数量,价格低廉,利于多点分布检测,无需长期维护,可测的粒径范围是0.38~40μm,最大微粒计数率是10000微粒/秒,气溶胶粒径谱仪采用LAP-322气溶胶粒径谱仪表征和检测气溶胶的粒径分布和数目浓度,具有快速、高灵敏度和精度的特点,测试范围是0.2~40μm,测试浓度最大可达104个/cm3,气体检测仪选用BH-4A型黄黑版四合一气体检测仪,配有可充电3.7v锂电池,电池容量2000毫安,连续工作8小时,可以进行氮氧化物、碳氧化物、甲醛等气体的监测,支持4种气体的同时检测,支持超过三十种传感器,可根据需要自由组合气体传感器,灵活配置,尾气处理装置200包括废弃物收集箱和收纳盒,废弃物收集箱内安装有洒水装置,收纳盒安装在废弃物收集箱的底部。
该模拟含矿物颗粒雾霾污染对植物影响的装置的使用方法如下:
步骤一:搭建透明试验室100及在透明实验室100中安装进入管110和排出管120,同时在透明实验室100内安装试验参数监测装置;
步骤二:将鼓风机400与进入管110连接固定;
步骤三:将网架140上放入试验物体盆栽小白菜;
步骤四:启动鼓风机400同时在颗粒物注入管111添加颗粒物;
步骤五:在尾气处理装置200中收集废气,废气通过排出管到达废弃物收集箱内,废弃物收集箱内的洒水装置对废气进行喷洒沉淀,使其落到收纳盒中。
该实施方式中的空气污染模拟装置使用鼓风机400将颗粒物输送入试验室内,用来模拟雾霾中的矿物颗粒,主要由土壤沙尘、地表扬尘、建筑灰尘、煤烟尘引起的雾霾,是我国大气气溶胶中含量最大的组分,Cl-、Na+、Mg2+、Ca2+这种扬尘形成的颗粒物是较大颗粒物,考虑到试验的可行性与安全性,可以用硅藻土研磨成一定颗粒后,通过粉尘发生装置来实现,通过颗粒物注入管111,配合鼓风机400将颗粒物通过进入管110吹入透明试验室100即可完成粉尘沙尘天气的模拟。
实施方式4
请参阅图1和图4,本发明提供一种模拟粉尘沙尘空气污染对植物影响的装置,包括透明试验室100、风扇130、网架140、存储容器600、出料管610和传输带630,透明试验室100包括风扇130和网架140,风扇130安装在透明试验室100的内腔底部,网架140呈横向安装在透明试验室100的内壁,鼓风机400通过导向管与透明试验室100插入连接,存储容器600的底部与出料管610连接,出料管610上安装有阀门620,出料管610的底部通过传输带630与透明试验室100连接,透明试验室100内粘接有试验参数监测装置,试验参数监测装置包括综合空气检测仪、温湿度计、气体检测仪和微颗粒物检测仪,综合空气检测仪采用思乐智MEF-550型PM2.5甲醛检测仪,尺寸为150*67*30mm,内置粉尘颗粒物传感器的测试原理是激光散射原理,甲醛的测试原理是电化学传感器,TVOC的测试原理是半导体传感器,检测仪可以智能识别颗粒计数和大小,屏幕可以显示颗粒物个数和PM1.0(直径<1.0μm)、PM2.5、PM10、甲醛浓度和TVOC,温湿度计采用得力牌壁挂式9014型温湿度计,用于监测试验室内的温度和湿度,放置于试验室内,微颗粒物检测仪型号为OPC-N3,可测环境内的微颗粒物数量,价格低廉,利于多点分布检测,无需长期维护,可测的粒径范围是0.38~40μm,最大微粒计数率是10000微粒/秒,气溶胶粒径谱仪采用LAP-322气溶胶粒径谱仪表征和检测气溶胶的粒径分布和数目浓度,具有快速、高灵敏度和精度的特点,测试范围是0.2~40μm,测试浓度最大可达104个/cm3,气体检测仪选用BH-4A型黄黑版四合一气体检测仪,配有可充电3.7v锂电池,电池容量2000毫安,连续工作8小时,可以进行氮氧化物、碳氧化物、甲醛等气体的监测,支持4种气体的同时检测,支持超过三十种传感器,可根据需要自由组合气体传感器,灵活配置。
该模拟粉尘污染对植物影响的装置的使用方法如下:
步骤一:搭建透明试验室100及在透明实验室100中安装进入管110和排出管120,同时在透明实验室100内安装试验参数监测装置;
步骤二:将粉尘气溶胶发生装置与透明试验室100连接固定;
步骤三:将网架140上放入试验物体盆栽小白菜;
步骤四:启动粉尘气溶胶发生装置。
该实施方式中的空气污染模拟装置使用粉尘气溶胶发生装置,事先定量的颗粒物放于存储容器600中,运行传动牙轮皮带,使传输带630转动,把颗粒物粉末输送到颗粒物注入口,经过精心设计的齿间距能保证即使在低供料率的情况下仍然可以持续稳定地输送粉末,输送至注入口后自然落下,鼓风机400的高速度气流对粉末产生一定的湍流和剪切力,使粉末完全散开后输出,输出的气溶胶分散分布于透明试验室100内,其中,粉尘喂料流量:10~557cm3/h,出口粉尘质量流量:9.5~529g/h。
实施方式5
请参阅图5,本发明提供一种燃烧白烟饼模拟雾霾天气对植物影响的装置,包括透明试验室100、风扇130、网架140、雾霾发生箱170和尾气处理装置200,透明试验室100包括进入管110、排出管120、风扇130、网架140和雾霾发生箱170,进入管110和排出管120分别开在透明试验室100的左右两侧壁距地面1m,风扇130通过螺栓安装在透明试验室100的内腔底部的中间,网架140呈横向通过螺栓安装在透明试验室100的底部,尾气处理装置200套接在排出管120的另一端,进入管110和排出管120上均安装有阀门620,进入管110的另一端与雾霾发生箱170套接,透明试验室100内粘接有试验参数监测装置,试验参数监测装置包括综合空气检测仪、温湿度计、气体检测仪和微颗粒物检测仪,综合空气检测仪采用思乐智MEF-550型PM2.5甲醛检测仪,尺寸为150*67*30mm,内置粉尘颗粒物传感器的测试原理是激光散射原理,甲醛的测试原理是电化学传感器,TVOC的测试原理是半导体传感器,检测仪可以智能识别颗粒计数和大小,屏幕可以显示颗粒物个数和PM1.0(直径<1.0μm)、PM2.5、PM10、甲醛浓度和TVOC,温湿度计采用得力牌壁挂式9014型温湿度计,用于监测试验室内的温度和湿度,放置于试验室内,微颗粒物检测仪型号为OPC-N3,可测环境内的微颗粒物数量,价格低廉,利于多点分布检测,无需长期维护,可测的粒径范围是0.38~40μm,最大微粒计数率是10000微粒/秒,气溶胶粒径谱仪采用LAP-322气溶胶粒径谱仪表征和检测气溶胶的粒径分布和数目浓度,具有快速、高灵敏度和精度的特点,测试范围是0.2~40μm,测试浓度最大可达104个/cm3,气体检测仪选用BH-4A型黄黑版四合一气体检测仪,配有可充电3.7v锂电池,电池容量2000毫安,连续工作8小时,可以进行氮氧化物、碳氧化物、甲醛等气体的监测,支持4种气体的同时检测,支持超过三十种传感器,可根据需要自由组合气体传感器,灵活配置。
由于雾霾成分比较复杂,模拟时仅考虑主要成分并实现定量定时的输出就比较困难,且相关发生器价格昂贵,所以可以利用价格低廉、易存储的白烟饼模拟小型雾霾环境的发生,白烟饼加工非常容易,由硝酸钾30,乳糖20,胶5,氯化铵15,粗蒽10,树脂5这些成分构成,尺寸大小为直径70mm,厚度15mm,一块白烟饼可以发烟4分钟左右,白烟饼燃烧释放的成分与雾霾中的主要成分一致,可以作为模拟发生雾霾的选择,为了满足试验时烟雾浓度可控,在透明试验室100旁边连接一个小型的雾霾模拟发生箱170,雾霾模拟发生箱170的侧壁开有用于放置白烟饼的槽孔,且槽孔的外壁两侧滑动连接有滑板,滑板滑动下来时使槽孔封闭,使雾霾模拟发生箱170形成密闭的空间,上可拆卸式安装有用于密封槽孔的盖板,容积是透明试验室100的三分之一,雾霾模拟发生箱170与透明试验室100的左侧壁通过进入管110上的阀门连接控制,阀门由铁氟龙材料制成。
该使用白烟饼模拟空气污染对植物影响的装置的使用方法如下:
试验时,先将不锈钢托盘放入雾霾发生箱170,按试验所需雾霾浓度,选择白烟饼的数量,用打火机点燃白烟饼,放置于不锈钢盆内,使烟雾充满整个雾霾发生箱170。
将试验间封闭后,打开阀门,则雾霾发生箱170开始往透明试验室100内通入烟雾,当试验间内的颗粒物浓度达到所需试验浓度后关闭阀门即可。由于检测仪器可以实时显示颗粒物浓度,所以可以根据试验间内颗粒物的浓度变化人为地实时调控阀门,使试验间内的浓度满足试验要求。
实施方式6
请参阅图6,本发明提供一种模拟汽车尾气排放引起的空气污染对植物影响的装置,包括透明试验室100、进入管110、排出管120、风扇130、网架140、尾气处理装置200和汽车燃油发动机700,透明试验室100包括进入管110、排出管120、风扇130和网架140,风扇130安装在透明试验室100的内腔底部,网架140呈横向安装在透明试验室100的内壁,进入管110的一端与汽车燃油发动机700连接,排出管120的一端与尾气处理装置200连接,透明试验室100内粘接有试验参数监测装置,试验参数监测装置包括综合空气检测仪、温湿度计、气体检测仪和微颗粒物检测仪,综合空气检测仪采用思乐智MEF-550型PM2.5甲醛检测仪,尺寸为150*67*30mm,内置粉尘颗粒物传感器的测试原理是激光散射原理,甲醛的测试原理是电化学传感器,TVOC的测试原理是半导体传感器,检测仪可以智能识别颗粒计数和大小,屏幕可以显示颗粒物个数和PM1.0(直径<1.0μm)、PM2.5、PM10、甲醛浓度和TVOC,温湿度计采用得力牌壁挂式9014型温湿度计,用于监测试验室内的温度和湿度,放置于试验室内,微颗粒物检测仪型号为OPC-N3,可测环境内的微颗粒物数量,价格低廉,利于多点分布检测,无需长期维护,可测的粒径范围是0.38~40μm,最大微粒计数率是10000微粒/秒,气溶胶粒径谱仪采用LAP-322气溶胶粒径谱仪表征和检测气溶胶的粒径分布和数目浓度,具有快速、高灵敏度和精度的特点,测试范围是0.2~40μm,测试浓度最大可达104个/cm3,气体检测仪选用BH-4A型黄黑版四合一气体检测仪,配有可充电3.7v锂电池,电池容量2000毫安,连续工作8小时,可以进行氮氧化物、碳氧化物、甲醛等气体的监测,支持4种气体的同时检测,支持超过三十种传感器,可根据需要自由组合气体传感器,灵活配置。
该模拟汽车尾气空气污染对植物影响的装置的使用方法如下:
步骤一:搭建透明试验室100及在透明实验室100中安装进入管110和排出管120,同时在透明实验室100内安装试验参数监测装置;
步骤二:将汽车汽车燃油发动机700与透明试验室100连接固定;
步骤三:将网架140上放入试验物体盆栽小白菜;
步骤四:启动汽车燃油发动机700;
步骤五:在尾气处理装置200中收集废气,废气通过排出管到达废弃物收集箱内,废弃物收集箱内的洒水装置对废气进行喷洒沉淀,使其落到收纳盒中。
在以上的实施方式中,均可在图1的基础上再在外围的五个表面覆盖黑色遮光布,阻挡太阳光的射入,在透明试验室100的顶部设置LED灯带150,可以用紫外光源模拟太阳辐射,或者采用某一波段的人造光源组合模拟不同波长的太阳光辐射,能够准确的控制光源试验条件,试验重复性好,满足光调控方面的试验需求。
该发明提出的雾霾模拟试验室非常接近地模拟了真实雾霾,而且配套的监测与测量设备仪器实现了颗粒物浓度、粒径分布、温湿度、氮氧化物、碳氧化物、甲醛等污染气体的监测与数据测量存储,利用这种可“私人订制”的试验室,有利于深入探讨空气污染尤其是雾霾天气对植物的影响,研究结果可为温室小环境净化、温室作物精准管控等提供有用参考。
虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述,然而在不脱离本发明的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用,在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此,本发明并不局限于文中公开的特定实施方式,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (5)
1.一种植物用空气污染模拟装置,其特征在于:包括透明试验室(100)、进入管(110)、排出管(120)、风扇(130)、网架(140)和尾气处理装置(200),所述透明试验室(100)包括进入管(110)、排出管(120)、风扇(130)和网架(140),所述进入管(110)和排出管(120)分别开在透明试验室(100)的左右两侧壁,所述风扇(130)安装在透明试验室(100)的内腔底部,所述网架(140)呈横向安装在透明试验室(100)的内壁,所述尾气处理装置(200)安装在排出管(120)的另一端。
2.根据权利要求1所述的一种植物用空气污染模拟装置,其特征在于:所述进入管(110)和排出管(120)上均安装有阀门(620),所述进入管(110)的另一端安装有空气污染模拟发生装置。
3.根据权利要求1所述的一种植物用空气污染模拟装置,其特征在于:所述透明试验室(100)内安装有试验参数监测装置,所述试验参数监测装置包括综合空气检测仪、温湿度计、气体检测仪和微颗粒物检测仪。
4.根据权利要求1所述的一种植物用空气污染模拟装置,其特征在于:所述尾气处理装置(200)包括废弃物收集箱和收纳盒,所述废弃物收集箱内安装有洒水装置,所述收纳盒安装在废弃物收集箱的底部。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种植物用空气污染模拟装置的使用方法,其特征在于:该植物用空气污染模拟装置的使用方法如下:
步骤一:搭建透明试验室(100)及在透明实验室(100)中安装进入管(110)换个排出管(120),同时在透明实验室(100)内安装试验参数监测装置;
步骤二:将空气污染模拟发生装置与进入管(110)连接固定;
步骤三:在网架(140)上放入试验物体;
步骤四:启动空气污染模拟发生装置;
步骤五:在尾气处理装置(200)中收集废气。
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