CN209182229U - 大气中非水溶性棕碳吸光特性在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种大气中非水溶性棕碳吸光特性在线检测装置，包括：大气样品入口位于连续液化采样装置的前侧，且与连续液化采样装置连通以输入大气细颗粒物至连续液化采样装置内，雾化器与连续液化采样装置连通且临近大气样品入口连通，在雾化器内装有甲醇溶液，将雾化后的甲醇输送至连续液化采样装置内，甲醇注入口与连续液化采样装置连通，且位于连续液化采样装置的后侧，连续液化采样装置的输出口分为两条通路，分别与有机碳分析仪和紫外可见分光光度计连通。本实用新型快速、简单、易行，样品时间分辨率高，样品收集过程免受污染，且可以实现长时间无人值守，极大降低成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及实验设备技术领域，特别涉及一种大气中非水溶性棕碳吸光特性在线检测装置。
背景技术
有机物是大气细颗粒物的重要组成成分，其中具有吸光特性的组分(即棕碳)对于大气辐射强迫和气候有着重要影响，有关棕碳的吸光特性的研究已经是当前大气环境领域的主要研究热点之一，但国内有关其研究还较为匮乏。按水溶性能力分类，气溶胶中的有机物可以分为水溶性组分和非水溶性组分，研究表明，非水溶性组分相较于水溶性组分而言，其吸光能力更强。因此研究非水溶性棕碳的吸光特性具有着非常重要的意义。
有关棕碳的光学特性的研究方法主要有：实验室模拟、外场观测和模式模拟和遥感等。其中外场观测是研究棕色碳的重要渠道，外场观测主要方式有两种：一是采集离线大气滤膜样品，在实验室中利用仪器测量其可溶性组分的吸光性。这种方法采样简便，但提取和超声颗粒物的过程可能会导致在长波段下吸光的大分子物质发生降解，且其时空分辨率很低；二是在大气环境中采用在线光学仪器直接测量，即通过采集颗粒物到滤膜等介质或就自然悬浮状态的气溶胶直接测量，但光声消光仪(PAX)、多角度吸收光度计(MAAP)、光腔衰荡气溶胶光谱仪(CRD-AS)结合光浊度计等常见仪器通常只适用于湿度较低的环境、测量受颗粒形态影响较大、且组分变化而引起的质量改变会增加测量的不确定性；而大气细颗粒物在线水萃取采样装置(PILS)与总碳仪与光谱仪联用系统，具有快速简单易行的优点，但其只适用于水溶性组分的测量。因此，基于PILS建立一种大气中非水溶性棕碳吸光特性在线检测系统和方法对于研究棕碳的吸光特性具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本实用新型的目的在于提出一种大气中非水溶性棕碳吸光特性在线检测装置。
为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供一种大气中非水溶性棕碳吸光特性在线检测装置，包括：大气样品入口、连续液化采样装置、雾化器、甲醇注入口、有机碳分析仪和紫外可见分光光度计，其中，所述大气样品入口位于所述连续液化采样装置的前侧，且与所述连续液化采样装置连通以输入大气细颗粒物至所述连续液化采样装置内，所述雾化器与所述连续液化采样装置连通且临近所述大气样品入口连通，在所述雾化器内装有甲醇溶液，将雾化后的甲醇输送至所述连续液化采样装置内，所述甲醇注入口与所述连续液化采样装置连通，且位于所述连续液化采样装置的后侧，所述连续液化采样装置的输出口分为两条通路，分别与所述有机碳分析仪和所述紫外可见分光光度计连通。
进一步，所述连续液化采样装置采样筒状两节结构，其中，第一节筒状结构与所述大气样品注入口连通，所述第二节筒状结构与所述有机碳分析仪和紫外可见分光光度计连通，所述第一节筒状结构与所述第二节筒状结构连通。
进一步，所述第一节筒状结构的直径小于第二节筒状结构的直径。
根据本实用新型实施例的大气中非水溶性棕碳吸光特性在线检测装置，通过在连续液化采样装置的前侧设置雾化器，将雾化后的甲醇输送至连续液化采样装置与大气细粒子混合，并在连续液化采样装置的后侧设置甲醇注入口，输入甲醇溶液的不断冲洗撞击得到连续流动传输的液态样品，然后由有机碳分析仪测量出非水溶性有机碳含量；另一路通入紫外可见分光光度计测量非水溶性有机碳的吸光度。本实用新型可以实现在线进行大气中非水溶性棕碳吸光特性的研究，快速、简单、易行，样品时间分辨率高，样品收集过程免受污染，且可以实现长时间无人值守，极大降低成本。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本实用新型实施例的大气中非水溶性棕碳吸光特性在线检测装置得劲结构图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，本实用新型实施例的大气中非水溶性棕碳吸光特性在线检测装置，包括：大气样品入口1、连续液化采样装置3、雾化器2、甲醇注入口4、有机碳分析仪5和紫外可见分光光度计6。
具体的，大气样品入口1位于连续液化采样装置3的前侧，且与连续液化采样装置3连通以输入大气细颗粒物至连续液化采样装置3内，雾化器2与连续液化采样装置3连通且临近大气样品入口1连通，在雾化器2内装有甲醇溶液，将雾化后的甲醇输送至连续液化采样装置3内，甲醇注入口4与连续液化采样装置3连通，且位于连续液化采样装置3的后侧，连续液化采样装置3的输出口分为两条通路，分别与有机碳分析仪5和紫外可见分光光度计6连通。
在本实用新型的一个实施例中，连续液化采样装置3采样筒状两节结构，其中，第一节筒状结构与大气样品注入口连通，第二节筒状结构与有机碳分析仪5和紫外可见分光光度计6连通，第一节筒状结构与第二节筒状结构连通。优选的，第一节筒状结构的直径小于第二节筒状结构的直径。
参考图1，本实用新型实施例的大气中非水溶性棕碳吸光特性在线检测装置，工作原理如下：
大气细颗粒物通过大气样品入口1进入连续液化采样装置3，装在雾化器2内的甲醇经雾化器2雾化后与大气细粒子混合，通过由甲醇注入口4注入的甲醇溶液的不断冲洗撞击得到连续流动传输的液态样品，液态样品最终分成两路：
一路通入有机碳分析仪5测量出非水溶性有机碳含量；另一路通入紫外可见分光光度计6测量非水溶性有机碳的吸光度Absλ。
以上获得的数据根据公式(1)和公式(2)可以计算得出非水溶性棕碳的单位质量吸收效率MAE；根据公式(3)可以计算得出Angstrom指数(AAE)，从而为分析大气中非水溶性有机碳吸光特性以及其在时间尺度上的变化做出贡献。
Absλ＝k·λ-A (3)
本实用新型通过在大气细粒子连续液化采样装置3中，添加甲醇溶剂提取非水溶性棕碳，再与有机碳分析仪5(TOC)和紫外可见分光光度计6(UV-Vis)联用。无需将样品存储或运输，可达到在线样品分析的目的。另外，将颗粒物转化为液体样品处理器直接与分析系统对接于一体，能够使得样品收集过程免受污染。全自动的测量过程可以实现长时间内无人值守的目的，具有快速、简单、易行的特点。大气中非水溶性棕碳吸光特性在线检测系统包括样品转化收集部分和样品检测分析部分。在样品转化收集部分中，通过添加甲醇以转化和提取非水溶性的有机物，再分别通入有机碳分析仪5和紫外可见分光光度计6，再通过公式计算得出其单位质量吸收效率(MAE)和Angstrom指数(AAE)等光学特性的参数。
根据本实用新型实施例的大气中非水溶性棕碳吸光特性在线检测装置，通过在连续液化采样装置的前侧设置雾化器，将雾化后的甲醇输送至连续液化采样装置与大气细粒子混合，并在连续液化采样装置的后侧设置甲醇注入口，输入甲醇溶液的不断冲洗撞击得到连续流动传输的液态样品，然后由有机碳分析仪测量出非水溶性有机碳含量；另一路通入紫外可见分光光度计测量非水溶性有机碳的吸光度。本实用新型可以实现在线进行大气中非水溶性棕碳吸光特性的研究，快速、简单、易行，样品时间分辨率高，样品收集过程免受污染，且可以实现长时间无人值守，极大降低成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。
Claims (3)
1.一种大气中非水溶性棕碳吸光特性在线检测装置，其特征在于，包括：大气样品入口、连续液化采样装置、雾化器、甲醇注入口、有机碳分析仪和紫外可见分光光度计，其中，所述大气样品入口位于所述连续液化采样装置的前侧，且与所述连续液化采样装置连通以输入大气细颗粒物至所述连续液化采样装置内，所述雾化器与所述连续液化采样装置连通且临近所述大气样品入口连通，在所述雾化器内装有甲醇溶液，将雾化后的甲醇输送至所述连续液化采样装置内，所述甲醇注入口与所述连续液化采样装置连通，且位于所述连续液化采样装置的后侧，所述连续液化采样装置的输出口分为两条通路，分别与所述有机碳分析仪和所述紫外可见分光光度计连通。
2.如权利要求1所述的大气中非水溶性棕碳吸光特性在线检测装置，其特征在于，所述连续液化采样装置采样筒状两节结构，其中，第一节筒状结构与大气样品注入口连通，第二节筒状结构与所述有机碳分析仪和紫外可见分光光度计连通，所述第一节筒状结构与所述第二节筒状结构连通。
3.如权利要求2所述的大气中非水溶性棕碳吸光特性在线检测装置，其特征在于，所述第一节筒状结构的直径小于第二节筒状结构的直径。
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|---|---|---|---|---|
| CN111189790A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-22 | 聚光科技(杭州)股份有限公司 | 含碳气溶胶的检测方法 |
| EP4033242A1 (en) | 2021-07-21 | 2022-07-27 | Aerosol d.o.o. | A device and a method for complete carbonaceous aerosol analysis in real time |
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