CN204583213U - 大气环境模拟实验舱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大气环境模拟的实验装备，可模拟单一或复合空气污染因素环境以及实际环境中不同海拔高度的大气状态等；可准确模拟城市环境中温湿度、光照环境，还原现实城市大气环境；可提供稳定、精准的生物培养条件；在防止二次污染的前提下，能够用于单一或复合空气污染物生物学效应研究以及大气二次污染形成的机制研究。本实用新型分为外部结构和内部结构，外部结构包括：舱体、舱门、集成控制机柜、人工模拟污染物源，气体处理系统，气体收集系统，内部结构包括：不锈钢网，实验台、气体循环系统、温湿度控制系统、气氛及颗粒污染物采样传感器、紫外-可见光灯组。

Description

大气环境模拟实验舱

技术领域

本实用新型涉及一种大气环境模拟的实验装备，可模拟单一或复合空气污染因素环境以及实际环境中不同海拔高度的大气状态等，用于研究空气污染物的生物学影响或大气二次污染形成的机制等。

背景技术

随着我国城市化、工业化的不断推进和快速发展，城市空气污染问题日益严重，我国空气污染强度大，覆盖范围广，呈现明显的区域污染特征；此外，复合型污染特征突出，空气污染呈现明显的季节性特征，影响程度严重。特别是 2013年以来，雾霾发生频率之高、波及之广、程度之重前所未有，给人们的生产生活和身体健康都造成了严重的影响。开展空气污染物对生物的影响以及大气二次污染物形成机制研究极为必要。大气环境模拟实验舱可以模拟单一或复合空气污染因素环境，为研究空气污染物的生物影响机制提供理想的平台。此外，大气环境模拟舱也是研究环境大气痕量气体反应演化的关键技术手段，在舱内模拟实际环境中不同海拔高度的大气状态，用于研究大气二次污染形成的机制。然而，目前该方向相关研究尚处于起步阶段，基于各研究机构用于系统性研究空气污染物的模拟设备相对较少，大部分为仅能满足自身实验需要的自制模拟装置。不同实验室使用的大气环境模拟装置未实现标准化，易出现实验数据时间重复性、空间重复性不稳定等问题。此外，这些模拟设备的内部环境并不能满足实验对象的基本生存和生长需求，不适用开展空气污染物生物学和健康效应影响的研究。本实用新型研制一种保证实验条件稳定可靠、实现实验数据可重复性，并能有效防止实验过程中二次污染的大气模拟舱。

发明内容

发明目的：本实用新型主要通过对单一或复合的空气污染因子进行准确调控，在保证实验对象基本生存条件、防止二次污染的前提下，为深入系统地研究空气污染物对生物、材料等实验对象的影响提供理想的实验平台，并可在舱内模拟实际环境中不同海拔高度的大气状态，以用于研究大气二次污染形成的机制，可广泛应用于低压医学、环境科学、生命科学、材料科学等领域，具有十分重要的应用前景和价值。

技术方案：本实用新型大气环境模拟实验舱的舱体1包括舱门2、不锈钢网3、实验台4、集成控制机柜5、人工污染物模拟源6、气体处理系统7、气体循环系统8、温湿度控制系统9、气体收集系统10、气氛及颗粒污染物采样传感器11、紫外-可见光灯组12 ，所述气体处理系统7和所述气体循环系统8相连，所述人工污染物模拟源6通过管道与舱体1相连，所述气体收集系统10与所述气氛及颗粒污染物采样传感器11相连，所述集成控制机柜5采集其它各部分的数据进行处理，并控制各部分的工作。

有益效果：

1.准确模拟城市环境中的空气环境，可实现对单一或复合空气污染物影响研究；

2.可模拟实际环境中不同海拔高度的大气状态，研究大气二次污染形成的机制；

3.可模拟不同压强及温湿度环境，研究不同海拔高度对空气污染物转化的影响；

4.通过良好的温湿度、光照等调控，可满足不同实验对象的基本生存条件；

5.实现实验条件的标准化，保证实验的时间重复性、空间重复性；

6.具有良好的密闭性，防止实验过程中气体的泄漏，确保操作人员安全。

附图说明：下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。图1是本实用新型的主体三维构造图。图中标记为，1.舱体，2.舱门，3.不锈钢网，4.实验台，5.集成控制机柜，6.人工模拟污染物源，7.气体处理系统，8.气体循环系统，9.温湿度控制系统，10.气体收集系统，11.气氛及颗粒物采样传感器，12紫外-可见光灯组。

 具体实施方式：本实用新型分为外部结构和内部结构，外部结构包括：舱体1、舱门2、集成控制机柜5、人工模拟污染物源6，气体处理系统7，气体收集系统10，内部结构包括：不锈钢网3，实验台4、气体循环系统8、温湿度控制系统9、气氛及颗粒污染物采样传感器11、紫外-可见光灯组12。

舱体1由耐压、保温材料制成的球状构造，舱体1正面安装有气密性良好的圆盘状封闭舱门2，以防在实验过程中舱内压强的升高或者降低导致气体泄漏，对外界形成二次污染。在舱体1内约四分之一高度的位置，焊接刚性致密不锈钢网3，方便操作人员行走和实验材料、实验台的放置。为方便样品放置以及实验台的调整，实验台4由轻质惰性材料制成，放置于舱体1中间，主要用于放置实验样品。

集成控制机柜5主要负责对舱内实验参数进行实时精调控并进行记录，帮助操作人员实时了解舱体实验条件变化情况。所述集成控制机柜5界面有仪器开关、温度、湿度、光照强度、光照时间、污染物输入体积、舱内气压的参数控制按钮，对实验舱的所有功能实现软件调节。

 人工模拟污染物源6用于模拟气体污染物环境。所述人工模拟污染物源6分为气瓶和大气污染物生成装置两部分。（1）气瓶，存储如氧气、氮气、二氧化碳等各种气体。（2）大气污染物生成装置，可按实验需要，生成所需的大气污染物，包括运输工具排放尾气，燃料燃烧、生产过程中排除的烟尘废弃等生产性污染。两者在集成控制机柜5的调控下，通过管道向实验舱体1输入不同体积的单一或不同比例的复合气体污染物，使舱内气氛环境达到实验所要求的技术指标，对实验台4上的实验样品进行暴露处理。或通过输入不同比例的气体混合物，模拟实际环境下的特定大气状态，以研究大气二次污染形成的机制。所述人工模拟污染物源6的气瓶可进行拆卸更换，并留有预留接口，可根据实验需要进行添加或更换。

气体循环系统8用于模拟不同海拔高度环境。所述气体循环系统8可迅速向舱内输入空气，增加舱内气压；或将舱内空气排出，降低舱内气压，可实现实时调控舱内压强，压强调控范围为30KPa-200KPa（±10Pa）。配合调整温湿度控制系统9，达到模拟不同海拔高度环境的目的。所述气体处理系统7连接气体循环系统8，可处理舱内排出的气体污染物，废气经过多重处理达到安全标准方可排放，以防造成二次污染。

温湿度控制系统9用于实现热环境模拟。温湿度控制系统9在目前市场已有成熟技术，可实现温度-50-70℃（±1.0oC），湿度5-95 RH%（±3.0％）范围的调控。操作人员可设置不同的温湿度条件，配合不同压强条件，模拟不同海拔高度环境。另外，通过有效设置温湿度范围，可人工调节实验箱内部小气候，以保证实验生物的基本生存需要。

所述气氛及颗粒污染物采样传感器11可实现舱内温度、湿度、光强、气压条件的实时监测，精确度为±0.1；并可通过气氛及颗粒污染物采样传感器11定时或随时采集舱内气体样品进行分析检测。气体收集系统10连接着系统气氛及颗粒污染物采样传感器11，将采集到了气体样品收集于气瓶内。气体收集系统10的气瓶可进行拆卸更换，并留有预留接口，可根据实验需要进行添加或更换。

紫外-可见光灯组12用于实现光环境模拟。紫外-可见光灯组12均匀分布舱体1内壁四周，保证内部光照均匀分布。利用电气控制法，通过各种不同的调光器，可实现光强的调控。操作人员可根据具体实验需要，设置光照时间，人工模拟昼夜变化或紫外光照条件，以适应实验需要或者保证实验生物的基本生存需要。

 本实用新型通过构建大气环境模拟实验舱，可准确模拟城市环境中温湿度、光照、海拔高度的环境，还原现实城市大气环境；可提供稳定、精准的生物培养条件；采用数字化控制系统，可根据舱内监测结果进行实时反馈调节，实现温湿度、气压、光强等参数的精确控制；能够用于单一或复合空气污染物生物学效应研究以及大气二次污染形成的机制研究。本实用新型可广泛应用于环境科学、生命科学、医学、农学、工业等领域的科学研究，具有十分重要的应用价值。。

Claims (10)

1.一种大气环境模拟实验舱，舱体（1）包括：舱门(2)、不锈钢网(3)、实验台（4）、集成控制机柜（5）、人工模拟污染物源（6）、气体处理系统（7）、气体循环系统（8）、温湿度控制系统（9）、气体收集系统（10）、气氛及颗粒污染物采样传感器（11）、紫外-可见光灯组(12) ，所述气体处理系统（7）和所述气体循环系统（8）相连，所述人工污染物模拟源(6)通过管道与舱体(1)相连，所述气体收集系统(10)与所述气氛及颗粒污染物采样传感器(11)相连，所述集成控制机柜(5) 采集其它各部分的数据进行处理，并控制各部分的工作。

2.根据权利要求1所述的大气环境模拟实验舱，其特征是：舱体(1)由耐压、保温材料制成的球状构造，舱体(1)正面安装有气密性良好的圆盘状封闭舱门(2)。

3.根据权利要求2所述的大气环境模拟实验舱，其特征是：在舱体（1）四分之一高度的位置，焊接刚性致密不锈钢网（3）。

4.根据权利要求1所述的大气环境模拟实验舱，其特征是：实验台（4）由轻质惰性材料制成，放置于舱体（1）中间。

5.根据权利要求1所述的大气环境模拟实验舱，其特征是：所述集成控制机柜（5）界面有仪器开关、温度、湿度、光照强度、光照时间、污染物输入体积、舱内气压的参数控制按钮，对实验舱的所有功能实现软件调节。

6.根据权利要求1所述的大气环境模拟实验舱，其特征是：所述人工模拟污染物源（6）分为气瓶和大气污染物生成装置两部分。

7.根据权利要求1所述的大气环境模拟实验舱，其特征是：所述气体处理系统（7）连接气体循环系统（8），处理舱内排出的气体污染物，废气经过多重处理达到安全标准方可排放，以防造成二次污染。

8.根据权利要求1所述的大气环境模拟实验舱，其特征是：所述气体循环系统（8）实现实时调控舱内压强，压强调控范围为30KPa-200KPa。

9.根据权利要求1所述的大气环境模拟实验舱，其特征是：所述温湿度控制系统（9）实现温度-50-70℃，湿度5-95 RH%范围的调控。

10.根据权利要求1所述的大气环境模拟实验舱，其特征是：所述气氛及颗粒污染物采样传感器（11）实现舱内温度、湿度、光强、气压条件的实时监测，精确度为±0.1；并通过气氛及颗粒污染物采样传感器（11）定时或随时采集舱内气体样品进行分析检测。