CN111579293A - 公路两侧植被叶面污染的取样装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于降尘污染和污染监测技术领域。一种公路两侧植被叶面污染的取样装置，包括喷淋组件和喷淋液收集组件；喷淋组件包括喷淋支架、喷淋头、供水管和供水单元，喷淋头设置在喷淋支架的上部，并与植被株冠对应设置；供水管与喷淋头连通；供水单元用于提供动力，并通过供水管向喷淋头供水；喷淋液收集组件包括收集器和取样瓶，收集器包绕设置在植被根部；取样瓶与收集器连接，并对收集的喷淋液取样。还公开了一种公路两侧植被叶面污染的取样方法。本申请结构设计合理，能够有效的实现的植被株冠的不同区域的污染物的采集分类，准确的分析植被叶面上的污染组分、污染特征以及污染范围，为防止公路运输引发的污染提供科学依据。

Description

公路两侧植被叶面污染的取样装置及方法

技术领域

本发明属于降尘污染和污染监测技术领域，具体涉及一种公路两侧植被叶面污染的取样装置及方法。

背景技术

随着经济的发展，高速公路、省级公路网愈发密集，为了美化公路两侧风景，种植大量绿色植物，不仅有乔木、灌木，同时两侧分布着大量的农田和水网。路面灰尘中，含有公路运输过程中路面抛洒物、降落于地面的汽车尾气颗粒、泄露的燃油以及轮胎磨损物等，使得路面灰尘中污染组分复杂。在汽车行驶和风的作用下汽车排出的微颗粒、轮胎磨损的微颗粒以及空气中悬浮的颗粒，大量的附着在公路两侧的植被叶面上。在降雨的淋洗下附着在植被叶面上的污染质随着雨水降落至地面，从而进入土壤，并污染土壤，随着时间的推移污染质进入地下水，从而污染地下水。如何能够准确的分析植被叶面上的污染组分、污染特征以及污染范围，为防止公路运输引发的污染提供科学依据。

发明内容

本发明目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种公路两侧植被叶面污染的取样装置及方法，其结构设计合理，能够有效的实现的植被株冠的不同区域的污染物的采集分类，准确的分析植被叶面上的污染组分、污染特征以及污染范围，为防止公路运输引发的污染提供科学依据。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种公路两侧植被叶面污染的取样装置，包括喷淋组件和喷淋液收集组件；所述喷淋组件包括：

喷淋支架；

喷淋头，其设置在所述喷淋支架的上部，并与植被株冠对应设置；

供水管，其与所述喷淋头连通；以及

供水单元，其用于提供动力，并通过供水管向喷淋头供水；

所述喷淋液收集组件包括：

收集器，其包绕设置在植被根部；以及

取样瓶，其与所述收集器连接，并对收集的喷淋液取样。

根据本发明公路两侧植被叶面污染的取样装置，优选地，所述喷淋支架包括：

支座，其固定设置在地面上；

固定立柱，其固定设置在所述支座上；

伸缩立杆，其与所述固定立柱滑动套设，在所述固定立柱和伸缩立杆之间设置有锁紧部，所述锁紧部用于固定所述固定立柱和所述伸缩立杆的位置；以及

水平杆，其设置在所述伸缩立杆的顶部。

根据本发明公路两侧植被叶面污染的取样装置，优选地，还包括喷淋杆，所述喷淋杆与所述水平杆连接固定，所述喷淋头装配在所述喷淋杆上，所述喷淋杆的下端连接供水管。

根据本发明公路两侧植被叶面污染的取样装置，优选地，所述供水管上设置有压力控制阀，所述供水管与所述喷淋杆通过快接接头连接，所述水平杆与所述伸缩立杆之间设置有斜撑杆，远离植被的所述水平杆端部设置有配重块。

根据本发明公路两侧植被叶面污染的取样装置，优选地，所述供水单元包括：

供水箱；

水泵，供水箱、水泵和供水管依次连通连接；

动力源，用于提供动力；以及

控制器，所述控制器用于控制水泵的启停动作和流量大小。

根据本发明公路两侧植被叶面污染的取样装置，优选地，所述收集器包括：

集液罩壳，所述集液罩壳呈倒锥形；

集液支架，其设置在所述集液罩壳底部，并支撑在地面上；

分隔板，其设置在所述集液罩壳上部，所述分隔板将所述集液罩壳分隔为多个相互独立的集液腔；以及

液流管，在各所述集液腔的低位端连通设置有液流管，且所述液流管的下部延伸入对应的取样瓶中。

根据本发明公路两侧植被叶面污染的取样装置，优选地，所述集液腔呈阶梯环状分布、或所述集液腔呈矩阵排列。

根据本发明公路两侧植被叶面污染的取样装置，优选地，所述集液罩壳的中部与植被根部之间设置有密封环。

一种公路两侧植被叶面污染的取样方法，利用上述公路两侧植被叶面污染的取样装置进行取样，具体包括以下步骤：

数据采集：采集植被参数，并确定喷淋组件和喷淋液收集组件的尺寸和安装位置；

设备装配与调试：对公路两侧植被叶面污染的取样装置的各组件进行装配、固定，并进行设备各组件之间的连接和性能调试；

采样：启动喷淋组件，对植被株冠进行喷淋，同时位于下部的喷淋液收集组件进行喷淋液的收集和取样；

送检，并进行组分分析。

在采样步骤中，对收集器进行区域分级取样，且每一级的取样瓶数量为3-15个；在喷淋过程中观察各个取样瓶的容量，当一个取样瓶灌装完成后，更换新的取样瓶，直至采样结束；

喷淋前，需要对集液罩壳和采样瓶进行清洗；喷淋后，也需要对集液罩壳进行清洗，并对清洗过程中的溶液进行取样，直至清洗完成。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本申请整体结构设计合理，能够有效的实现的植被株冠的不同区域的污染物的采集分类，准确的分析植被叶面上的污染组分、污染特征以及污染范围，为防止公路运输引发的污染提供科学依据。

本申请通过对喷淋组件的设计，方便安装和调试，能够针对不同高度的植被进行高度调节，同时能够针对不同大小的株冠进行喷淋范围的调整，从而保障收集的喷淋液能够直观反映不同区域的污染程度和污染物，为参数的可靠性提供依据；本申请的喷淋液收集组件的结构设计，能够实现对不同区域的污染物进行分区域收集，从而能够更为精确的对株冠各个位置的污染情况进行精细化分析，既能够做到整体污染程度的评价，也能够进行空间范围中不同点位的污染程度的评价分析。

本申请整体采用多组件拼装结构，方便进行运输和组装，通过喷淋支架的伸缩调整结构和水平杆的结构设计，可以适应植被的高度变化，并通过加装喷淋头可以保障喷淋的范围的大小，适应范围广。为了提高结构的稳定性，还通过设置配重，能够避免喷淋过程中喷淋支架结构稳定性差的问题，避免受到风力的作用发生摆动；喷淋支架通过锚索打入地下，同时可以用锚绳进行侧向拉撑，增加了其结构的稳定性。

本申请还通过控制器实现对供水的压力和流量进行调控，保障在喷淋过程中压力稳定可控，提高喷淋效果。

本申请收集器的设计，大大提高了其实用性和可靠性，采用锥形设计，更便于进行喷淋液的收集，也更便于区域化的分级采集，为后续的数据统计和分析提供了良好的基础条件。本申请集液支架能够进行高度调整，从而可以使得集液罩壳具有伸缩扩张的效果，使得其收集范围可以根据实际情况进行调整。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为根据本发明实施例的公路两侧植被叶面污染的取样装置的结构示意图。

图中序号：

101为支座、102为固定立柱、103为伸缩立杆、104为水平杆、105为锁紧部、106为配重块；

201为供水管、202为喷淋头、203为供水箱、204为水泵、205为动力源、206为压力表、207为流量计、208为数据线、209为启动按钮、210为停止按钮、211为电源指示器、212为喷淋杆、213为流量显示表；

301为集液罩壳、302为集液支架、303为分隔板、304为液流管、305为取样瓶、306为密封环；

500为植被；

601为锚栓。

具体实施方式

下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。

应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本发明，而不是所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。

参见图1，本申请公开了一种公路两侧植被叶面污染的取样装置，包括喷淋组件和喷淋液收集组件；喷淋组件包括喷淋支架、喷淋头202、供水管201和供水单元，喷淋头202设置在喷淋支架的上部，并与植被株冠对应设置；供水管与喷淋头连通；供水单元用于提供动力，并通过供水管201向喷淋头供水；喷淋液收集组件包括收集器和取样瓶，收集器包绕设置在植被根部；取样瓶与收集器连接，并对收集的喷淋液取样。

喷淋支架包括支座101、固定立柱102、伸缩立杆103和水平杆104，支座101固定设置在地面上；固定立柱102固定设置在支座101上；伸缩立杆103与固定立柱102滑动套设，在固定立柱102和伸缩立杆103之间设置有锁紧部105，锁紧部105用于固定固定立柱102和伸缩立杆103的位置；水平杆104设置在伸缩立杆103的顶部，锁紧部105具体可采用锁紧螺栓固定锁紧。

还可以设置喷淋杆212，喷淋杆212与水平杆104连接固定，喷淋头202装配在喷淋杆212上，喷淋杆212的下端连接供水管201，可以根据需要选取不同长度的喷淋杆，并在喷淋杆上布置一定数量的喷淋头，从而满足喷淋的流量和范围要求。

在控制方面，本实施例中供水管201上设置有压力控制阀，或压力表206，供水管201与喷淋杆212通过快接接头连接，水平杆104与伸缩立杆103之间设置有斜撑杆，远离植被的水平杆端部设置有配重块106。

供水单元包括供水箱203、水泵204、动力源205和控制器，供水箱203、水泵204和供水管201依次连通连接；动力源205用于提供动力；控制器用于控制水泵的启停动作和流量大小。

收集器包括集液罩壳301、集液支架302、分隔板303和液流管304，集液罩壳301呈倒锥形；集液支架302设置在集液罩壳301底部，并支撑在地面上；分隔板303设置在集液罩壳301上部，分隔板303将集液罩壳301分隔为多个相互独立的集液腔；在各集液腔的低位端连通设置有液流管304，且液流管的下部延伸入对应的取样瓶305中。

本实施例中的集液腔呈阶梯环状分布、或集液腔呈矩阵排列。

集液罩壳300的中部与植被500根部之间设置有密封环306。

1、自平衡可调节的喷淋组件设计，为了实现设计目的，使喷淋装置具有便携性、适用性、稳定性和可靠性。

便携性的设计：（1）喷淋组件采用模块设计，主要支架、固定立柱、伸缩立杆、柔性的喷淋液收集组件置和供电模式三个部分实现设计目的，主要通过下述的技术方案予以喷淋头、供水管等组成，在组合时均采用快速接头的连接的方式，使得安装快捷，便于携带。

适用性的设计：（1）采用喷淋组件的固定立柱内嵌套伸缩立杆，以适应植被的高低变化；（2）采用可控的喷淋头，通过控制喷淋头的数量，已达到适应植被树冠的范围。

稳定性的设计：为了保证降雨过程的稳定性和喷淋组件的稳定性，采用以下设计：（1）在喷淋组件水平杆的另一侧增加配重块，避免喷淋过程由于风的作用使得喷头摆动；（2）在喷淋组件支座安装时用锚栓打入地下，同时辅助锚绳增加喷淋组件的稳定性；

可靠性的设计：为了保障降雨过程的可靠性采用恒定压力的设计，利用恒压控制表使降雨过程中水压力恒定；

2、具有伸缩性柔性的喷淋液收集组件设计，为了实现设计目的，使喷淋液收集组件具有更大的适用性和可靠性。

适用性的设计，主要采用柔性材料加上多级喷淋液集液罩壳，以适应不同的植被树冠尺寸；同时设计多级取样器，用以分析不同污染质在植被树冠上的分布特征及其影响因素；

可靠性的设计，主要采用钢结构的支架和柔性连接相结合的设计，确保在喷淋期间，取样过程过程无异常。

本发明采用多级喷淋液收集器，主要用来分析以植被植株为中心，污染质的分布特征。

3、供电模式，为了提高装置的适用性，装置的供电模式采用两种方式，在城镇街道或者道路两侧工厂等设施附近，采用市电供电；在远离城镇较为偏僻的地方，采用发电机供电。

本申请还公开了一种公路两侧植被叶面污染的取样方法，利用上述公路两侧植被叶面污染的取样装置进行取样，具体包括以下步骤：

数据采集：采集植被参数，并确定喷淋组件和喷淋液收集组件的尺寸和安装位置；

设备装配与调试：对公路两侧植被叶面污染的取样装置的各组件进行装配、固定，并进行设备各组件之间的连接和性能调试；

采样：启动喷淋组件，对植被株冠进行喷淋，同时位于下部的喷淋液收集组件进行喷淋液的收集和取样；

送检，并进行组分分析。

在采样步骤中，对收集器进行区域分级取样，且每一级的取样瓶数量为3-15个；在喷淋过程中观察各个取样瓶的容量，当一个取样瓶灌装完成后，更换新的取样瓶，直至采样结束；

喷淋前，需要对集液罩壳和采样瓶进行清洗；喷淋后，也需要对集液罩壳进行清洗，并对清洗过程中的溶液进行取样，直至清洗完成。

对于其具体结构进行详细说明：

本发明的具体实施方式分为三个步骤：（1）自平衡可调节的喷淋组件安装和调试；（2）具有伸缩性柔性的喷淋液收集组件安装与调试；（3）叶面污染的取样方法与过程。

一、自平衡可调节的喷淋组件的安装和调试：

选择一株具有代表性的植物，测量植被的高度和株冠，确定喷淋的范围；

1、喷淋组件的喷淋支架安装：

根据株冠的范围，选择固定点，清理地面至水平，然后放置喷淋组件的支座，在支座的固定孔的位置打入锚栓，打入固定锚栓的同时保证喷淋组件的固定立柱垂直于地面。

2、喷淋组件的喷淋头安装及配置调试：

将固定立柱、伸缩立杆、水平杆和配重的位置装配调试完成，将伸缩立杆和固定立柱固定，并在水平杆上布置喷淋头，或者通过喷淋杆与水平杆固定，同时在喷淋杆上布置喷淋头，供水管与喷淋杆可以通过快接接头连接，

在伸缩立杆和固定立柱锁紧前需要进行角度的调整，为了便于调整角度，可以在水平杆的端部设置配重，从而保障伸缩立杆受力均匀伸，更便于伸缩立杆自由旋转。

3、喷淋组件的供水部分连接：

连接喷淋用水部分，首先将供水管连接至喷淋总供水管；在供水管上安装可控压力表，在喷淋总供水管上安装流量计，将流量计的数据采集线连接至流量显示表；通过水泵、供水管连接至供水箱；最后将供水管通过快速接头与喷头部分连接。

4、喷淋组件调试：

检查供水箱中的喷淋用水是够达到要求；检查发电机工作是否正常，发电机上电压表显示是否正常；检查水泵工作是否正常，检查供水管上可控压力表压力工作是否正常；检查可控喷淋头的工作是否正常。

按动喷淋装组件的控制器的启动键，调试喷淋组件，主要调节水平杆的配置是否合适；调试可控喷淋头的喷淋过程与可控压力表之间关系；调试完成后，调节伸缩立杆比植被株高50cm的位置，同时锁紧固定立柱上的锁紧螺栓，确保喷淋过程中喷淋组件各部件的位置不变。

二、具有伸缩性柔性的喷淋液收集组件安装与调试：

喷淋液收集组件安装分为多级伞状的收集器，其通过分隔板进行区域划分，分隔为环状的阶梯状区域，或矩阵区域，进而针对各个收集区域内的取样瓶、液流管进行安装，同时对集液支架和集液罩壳进行固定，具体安装过程如下：

1、首先在选择的植被根部10cm的位置安装植被根部密封环，并将密封环与集液罩壳中部连接，集液罩壳的外缘和中部与集液支架连接，并调节集液支架高度；本实施例中的集液罩壳可以为整体式的、也可以采用分体式的结构，当采用分体式结构时，每一个集液罩壳贴合设置，并在每一个集液罩壳下部布置集液支架，当采用分体式结构时，对于各个集液支架的高度由内向外依次增高，从而保障多个集液罩壳形成的收集器呈伞状。

在喷淋液收集装置底部设有溢流口，在溢流口上安装液流管。安装完成后，调节集液支架的高度，确保溢流口位于对应的收集区域的低点位置，便于喷淋液流入取样瓶。

2、安装完成后，利用喷雾器，在喷雾器转入蒸馏水，对集液罩壳进行清洗，同时微调喷淋收集组件，确保喷淋液顺利流到溢流口，集液罩壳清洗三遍后，利用吸水滤纸吸干集液罩壳上残留的水分，确保取样的可靠性和准确性。在对应的液流管下面放置取样瓶。放置之前取样瓶也需要用蒸馏水清洗三遍以上。

三、叶面污染的取样方法与过程：

本发明采用分区域的多级喷淋液收集方法，主要用来分析以植被植株为中心，污染质的分布特征。喷淋组件和喷淋液收集组件安装调试完成后，可以开展公路两侧植被叶面污染分布情况的取样工作，具体取样过程如下：

1、启动喷淋组件，利用喷淋液将附着在叶面的污染质给淋洗下来，降至喷淋液收集组件中，在喷淋过程中检查落叶，放止堵住溢流口和液流管；

2、观察喷淋液收集组件下面的取样瓶，一个取样瓶灌装完成，更换取样瓶，继续收集喷淋液，直至取样结束；

3、为了研究污染质在叶面上的分布规律，试验过程可根据每级喷淋液取样瓶的数量而定，一般一个实验过程每级取样瓶的数量在8-10个，每个取样瓶1000mL；

4、将收集的取样瓶编号，便于后期的试验室污染组成的测定和数据分析；

5、试验结束后，将试验样品送到实验室进行污染组分分析；

6、设置分区域分级喷淋收集的目的为：如图所示，本实施例中通过四道环形的取样区域进行四级取样，有外到内依次为集液罩壳Ⅰ、集液罩壳Ⅱ、集液罩壳Ⅲ、集液罩壳Ⅳ，具体的集液罩壳Ⅳ主要分析植被植株部分附着的污染质的分布特征；集液罩壳Ⅲ主要分析近植株部分叶面附着的污染质的分布特征；集液罩壳Ⅱ主要分析植冠中间部分叶面附着的污染质的分布特征；集液罩壳Ⅰ主要分析植冠外侧部分叶面附着的污染质的分布特征。

上文已详细描述了用于实现本发明的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本发明的范围、适用或构造。本发明的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本发明的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种公路两侧植被叶面污染的取样装置，其特征在于，包括喷淋组件和喷淋液收集组件；所述喷淋组件包括：

喷淋支架；

喷淋头，其设置在所述喷淋支架的上部，并与植被株冠对应设置；

供水管，其与所述喷淋头连通；以及

供水单元，其用于提供动力，并通过供水管向喷淋头供水；

所述喷淋液收集组件包括：

收集器，其包绕设置在植被根部；以及

取样瓶，其与所述收集器连接，并对收集的喷淋液取样。

2.根据权利要求1所述的公路两侧植被叶面污染的取样装置，其特征在于，所述喷淋支架包括：

支座，其固定设置在地面上；

固定立柱，其固定设置在所述支座上；

伸缩立杆，其与所述固定立柱滑动套设，在所述固定立柱和伸缩立杆之间设置有锁紧部，所述锁紧部用于固定所述固定立柱和所述伸缩立杆的位置；以及

水平杆，其设置在所述伸缩立杆的顶部。

3.根据权利要求2所述的公路两侧植被叶面污染的取样装置，其特征在于，还包括喷淋杆，所述喷淋杆与所述水平杆连接固定，所述喷淋头装配在所述喷淋杆上，所述喷淋杆的下端连接供水管。

4.根据权利要求3所述的公路两侧植被叶面污染的取样装置，其特征在于，所述供水管上设置有压力控制阀，所述供水管与所述喷淋杆通过快接接头连接，所述水平杆与所述伸缩立杆之间设置有斜撑杆，远离植被的所述水平杆端部设置有配重块。

5.根据权利要求1-4任一所述的公路两侧植被叶面污染的取样装置，其特征在于，所述供水单元包括：

供水箱；

水泵，供水箱、水泵和供水管依次连通连接；

动力源，用于提供动力；以及

控制器，所述控制器用于控制水泵的启停动作和流量大小。

6.根据权利要求1所述的公路两侧植被叶面污染的取样装置，其特征在于，所述收集器包括：

集液罩壳，所述集液罩壳呈倒锥形；

集液支架，其设置在所述集液罩壳底部，并支撑在地面上；

分隔板，其设置在所述集液罩壳上部，所述分隔板将所述集液罩壳分隔为多个相互独立的集液腔；以及

液流管，在各所述集液腔的低位端连通设置有液流管，且所述液流管的下部延伸入对应的取样瓶中。

7.根据权利要求6所述的公路两侧植被叶面污染的取样装置，其特征在于，所述集液腔呈阶梯环状分布、或所述集液腔呈矩阵排列。

8.根据权利要求6所述的公路两侧植被叶面污染的取样装置，其特征在于，所述集液罩壳的中部与植被根部之间设置有密封环。

9.一种公路两侧植被叶面污染的取样方法，其特征在于，利用上述权利要求1-8任一所述的公路两侧植被叶面污染的取样装置进行取样，具体包括以下步骤：

数据采集：采集植被参数，并确定喷淋组件和喷淋液收集组件的尺寸和安装位置；

设备装配与调试：对公路两侧植被叶面污染的取样装置的各组件进行装配、固定，并进行设备各组件之间的连接和性能调试；

采样：启动喷淋组件，对植被株冠进行喷淋，同时位于下部的喷淋液收集组件进行喷淋液的收集和取样；

送检，并进行组分分析。

10.根据权利要求9所述的公路两侧植被叶面污染的取样方法，其特征在于，在采样步骤中，对收集器进行区域分级取样，且每一级的取样瓶数量为3-15个；在喷淋过程中观察各个取样瓶的容量，当一个取样瓶灌装完成后，更换新的取样瓶，直至采样结束；

喷淋前，需要对集液罩壳和采样瓶进行清洗；喷淋后，也需要对集液罩壳进行清洗，并对清洗过程中的溶液进行取样，直至清洗完成。

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