基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測方法及裝置製造方法
2023-05-18 05:01:16 2
基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測方法及裝置，該裝置包括單顆粒氣溶膠質譜儀、氣溶膠中和器和矽膠擴散乾燥器。該方法步驟包括，首先將單顆粒氣溶膠質譜儀安裝在應急監測車上，並且垂直引入採樣管，然後利用單顆粒氣溶膠質譜儀對大氣氣溶膠樣品進行實時在線連續採集，最後運用單顆粒氣溶膠質譜儀進而分別分析大氣氣溶膠樣品中含鉛顆粒物的汙染程度、粒徑分布、質譜特徵以及可能性來源。本發明的方法不僅能對顆粒物的粒徑和成分進行同時分析，減少測試的時間，而且能對顆粒物進行實時在線監測，獲得的數據更加真實和可靠。本發明作為基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測方法及裝置廣泛應用在重金屬汙染實時監測領域中。
【專利說明】基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及汙染應急監測技術，特別涉及一種基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測方法及裝置。
【背景技術】
[0002]環境應急監測在汙染事故的應急處置中起著舉足輕重的作用，並且要求監測數據的準確性和及時性是事故處理的核心工作。在社會經濟生產活動中，突發性環境汙染事故時有發生，這就要求我們努力做好突發性環境汙染事故的預防、監測、應急處理及其後置工作，最大限度減少生態環境的汙染和人民的損失。重金屬汙染是環境汙染事故中一類比較嚴重的汙染事故，目前中國由於在重金屬的開採、冶煉、加工過程中，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進入大氣、水、土壤引起嚴重的環境汙染。因此，如何建立先進的重金屬汙染應急監測預警體系，完善重金屬汙染事故應急預案，做好應急監測的準備，提高應急處置能力是及時有效處理突發性重金屬環境汙染事故的首要環節。
[0003]目前對大氣氣溶膠中重金屬元素的分析多用離線採樣分析技術，但由於重金屬元素在氣溶膠中含量較少，因此需要採集時間足夠長，這樣才能獲得足夠的樣品分析，而獲得數據時間解析度低，通常為每24小時得到一個質量濃度數據。且由於離線方法採樣時間長，氣溶膠樣品在採集、貯存和運輸過程中可能發生如揮發、結晶、氣-粒轉化等反應。另外重金屬的檢測多需要經過預處理過程，這些過程都會造分析的誤差。而少見的單顆粒分析技術Micro-PIXE Spectrum研究都只局限於少量的顆粒物(〈100),因此不能給出很好的統計學結果。並且由於Micro-PIXE Spectrum受到光束尺寸的限制,它無法得到亞微米級顆粒物的信息。因此，需要提供一種重金屬汙染源應急監測且檢測精度高的檢測方法和裝置。
【發明內容】
[0004]為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種不僅能實時監測重金屬元素而且監測精度高的基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測方法。
[0005]本發明的另一目的是提供一種基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測裝置。
[0006]本發明所採用的技術方案是:基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測方法，該方法步驟包括:
A、將單顆粒氣溶膠質譜儀安裝在應急監測車上，並且垂直引入採樣管，所述採樣管的一端與單顆粒氣溶膠質譜儀的進樣口連接；
B、利用單顆粒氣溶膠質譜儀中的進樣模塊對兩個地區中的大氣氣溶膠樣品進行實時在線連續採集；
C、運用單顆粒氣溶膠質譜儀中的數據採集模塊和數據分析模塊進而分別分析兩個地區的大氣氣溶膠樣品中含鉛顆粒物的汙染程度、粒徑分布、質譜特徵以及可能性來源。
[0007]進一步，所述步驟A,其具體為，
將單顆粒氣溶膠質譜儀安裝在應急監測車上，利用內徑為I釐米的銅管作為採樣管，並且將其垂直引入，所述採樣管的一端埠利用導電矽膠管與單顆粒氣溶膠質譜儀的進樣口連接，同時採樣管的一端埠以70?110ml/min的流速將大氣氣溶膠樣品引入單顆粒氣溶膠質譜儀的進樣口。
[0008]進一步，所述步驟B，其具體為，
利用單顆粒氣溶膠質譜儀中的進樣模塊對距離排放源2.2KM的位置以及距離排放源9.4KM的位置，這兩個地區中的大氣氣溶膠樣品進行24小時在線連續採集。
[0009]進一步，所述步驟C中所述的數據分析模塊，其採用的數據分析時間解析度為I小時。
[0010]本發明所採用的另一技術方案是:基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測裝置，其包括單顆粒氣溶膠質譜儀、氣溶膠中和器和矽膠擴散乾燥器，所述的單顆粒氣溶膠質譜儀的輸入端分別與氣溶膠中和器的輸出端和矽膠擴散乾燥器的輸出端進行連接。
[0011]進一步，所述單顆粒氣溶膠質譜儀包括進樣模塊，所述進樣模塊的輸出端依次連接有粒徑測量模塊、電離源模塊、質量分析器模塊、數據採集模塊以及數據分析模塊；所述進樣模塊的輸入端分別與氣溶膠中和器的輸出端和矽膠擴散乾燥器的輸出端進行連接。
[0012]本發明的有益效果是:本發明的方法不僅能對顆粒物的粒徑和成分進行同時分析，減少測試的時間，而且能對顆粒物進行實時在線監測，因此獲得的數據更加真實和可靠，另外利用單顆粒氣溶膠質譜儀實現重金屬汙染的應急監測，這樣能夠得到更為全面的數據，進而達到精確全面的監測效果。
[0013]本發明的另一有益效果是:本發明的裝置可實現實時和在線採集，從而能更加真實地反應空氣中顆粒物的汙染情況，並且能實現對大量數據進行採集以及分析，進而得到更為全面以及準確的數據統計結果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步說明:
圖1是本發明基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測方法的步驟流程圖；
圖2是本發明基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測裝置的結構方框圖；
圖3是本發明採集的含鉛顆粒物隨時間變化的第一序列圖；
圖4是本發明採集的含鉛顆粒物隨時間變化的第二序列圖；
圖5是本發明採集的含鉛顆粒物的第一平均質譜圖；
圖6是本發明採集的含鉛顆粒物的第二平均質譜圖；
圖7是本發明採集的含鉛顆粒物的第一粒徑分布情況圖；
圖8是本發明採集的含鉛顆粒物的第二粒徑分布情況圖。
【具體實施方式】
[0015]由圖1所示，基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測方法，該方法步驟包括:
A、將單顆粒氣溶膠質譜儀安裝在應急監測車上，並且垂直引入採樣管，所述採樣管的一端與單顆粒氣溶膠質譜儀的進樣口連接；
B、利用單顆粒氣溶膠質譜儀中的進樣模塊對兩個地區中的大氣氣溶膠樣品進行實時在線連續採集； C、運用單顆粒氣溶膠質譜儀中的數據採集模塊和數據分析模塊進而分別分析兩個地區的大氣氣溶膠樣品中含鉛顆粒物的汙染程度、粒徑分布、質譜特徵以及可能性來源。
[0016]進一步作為優選的實施方式，所述步驟A，其具體為，
將單顆粒氣溶膠質譜儀安裝在應急監測車上，利用內徑為I釐米的銅管作為採樣管，並且將其垂直引入，所述採樣管的一端埠利用導電矽膠管與單顆粒氣溶膠質譜儀的進樣口連接，同時採樣管的一端埠以70?110ml/min的流速將大氣氣溶膠樣品引入單顆粒氣溶膠質譜儀的進樣口。
[0017]進一步作為優選的實施方式，所述步驟B，其具體為，
利用單顆粒氣溶膠質譜儀中的進樣模塊對距離排放源2.2KM的位置以及距離排放源
9.4KM的位置，這兩個地區中的大氣氣溶膠樣品進行24小時在線連續採集，而每個地區需連續監測三天。
[0018]進一步作為優選的實施方式，所述步驟C中所述的數據分析模塊，其採用的數據分析時間解析度為I小時。而數據分析模塊的分析對象為大氣氣溶膠樣品中的含鉛顆粒物。
[0019]由圖2所述，基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測裝置，其包括單顆粒氣溶膠質譜儀、氣溶膠中和器和矽膠擴散乾燥器，所述的單顆粒氣溶膠質譜儀的輸入端分別與氣溶膠中和器的輸出端和矽膠擴散乾燥器的輸出端進行連接。
[0020]進一步作為優選的實施方式，所述單顆粒氣溶膠質譜儀包括進樣模塊，所述進樣模塊的輸出端依次連接有粒徑測量模塊、電離源模塊、質量分析器模塊、數據採集模塊以及數據分析模塊；所述進樣模塊的輸入端分別與氣溶膠中和器的輸出端和矽膠擴散乾燥器的輸出端進行連接。而每一個模塊的功能為:所述的進樣模塊用於實時採集顆粒物；粒徑測量模塊用於測量顆粒粒徑；電離源模塊用於將顆粒物電離成正負離子；質量分析器模塊用於對正負離子進行同時檢測；數據採集模塊用於數據的採集、記錄和保存；數據分析模塊用於對顆粒物粒徑數、濃度實時變化譜圖等進行分析。
[0021]而採用上述的方法及裝置進行連續實時重金屬汙染監測後，得出的結果由圖3和圖4所示，它們分別顯示了不同時間所採集的含鉛顆粒物的變化情況。從圖3和圖4中可以得出，含鉛顆粒物排放的尖峰時段出現在夜間或清晨，並且在高峰時，含鉛顆粒物達到40%以上。
[0022]另外，採用上述的方法及裝置進行兩個地區重金屬汙染監測後，得出的結果由圖5至圖8所示。
[0023]由圖5和圖6所示，它們分別顯示了兩個地區含鉛顆粒物的平均質譜，圖5顯示第一地區含鉛顆粒物的平均質譜，圖6顯示第二地區含鉛顆粒物的平均質譜。從圖5和圖6中可以看出，兩地含鉛顆粒物的正離子平均譜圖是非常一致，負離子平均質譜圖的主要特徵也較為相似，但是第二地區的含鉛顆粒物的負離子平均質譜圖中含有很高的硫的特徵(32S-, 64SO2-, 80SO3-),因此可以判斷這類顆粒物應該是來源於煤燃燒排放。
[0024]由圖7和圖8所示，它們分別顯示了兩個地區含鉛顆粒物的粒徑分布情況，圖7顯示第一地區含鉛顆粒物的粒徑分布情況，圖8顯示第二地區含鉛顆粒物的粒徑分布情況。而從圖7和圖8可以看出，兩個地區含鉛顆粒物的粒徑分布相似，這說明了這些含鉛顆粒物的產生過程可能是一致的。[0025]以上是對本發明的較佳實施進行了具體說明，但本發明創造並不限於所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。
【權利要求】
1.基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測方法，其特徵在於:該方法步驟包括: A、將單顆粒氣溶膠質譜儀安裝在應急監測車上，並且垂直引入採樣管，所述採樣管的一端與單顆粒氣溶膠質譜儀的進樣口連接； B、利用單顆粒氣溶膠質譜儀中的進樣模塊對兩個地區中的大氣氣溶膠樣品進行實時在線連續採集； C、運用單顆粒氣溶膠質譜儀中的數據採集模塊和數據分析模塊進而分別分析兩個地區的大氣氣溶膠樣品中含鉛顆粒物的汙染程度、粒徑分布、質譜特徵以及可能性來源。
2.根據權利要求1所述的基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測方法，其特徵在於:所述步驟A，其具體為， 將單顆粒氣溶膠質譜儀安裝在應急監測車上，利用內徑為I釐米的銅管作為採樣管，並且將其垂直引入，所述採樣管的一端埠利用導電矽膠管與單顆粒氣溶膠質譜儀的進樣口連接，同時採樣管的一端埠以70?110ml/min的流速將大氣氣溶膠樣品引入單顆粒氣溶膠質譜儀的進樣口。
3.根據權利要求1所述的基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測方法，其特徵在於:所述步驟B，其具體為， 利用單顆粒氣溶膠質譜儀中的進樣模塊對距離排放源2.2KM的位置以及距離排放源9.4KM的位置，這兩個地區中的大氣氣溶膠樣品進行24小時在線連續採集。
4.根據權利要求1所述的基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測方法，其特徵在於:所述步驟C中所述的數據分析模塊，其採用的數據分析時間解析度為I小時。
5.基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測裝置，其特徵在於:其包括單顆粒氣溶膠質譜儀、氣溶膠中和器和矽膠擴散乾燥器，所述的單顆粒氣溶膠質譜儀的輸入端分別與氣溶膠中和器的輸出端和矽膠擴散乾燥器的輸出端進行連接。
6.根據權利要求5所述的基於單顆粒氣溶膠的重金屬汙染應急監測裝置，其特徵在於:所述單顆粒氣溶膠質譜儀包括進樣模塊，所述進樣模塊的輸出端依次連接有粒徑測量模塊、電離源模塊、質量分析器模塊、數據採集模塊以及數據分析模塊；所述進樣模塊的輸入端分別與氣溶膠中和器的輸出端和矽膠擴散乾燥器的輸出端進行連接。
【文檔編號】G01N15/00GK103575623SQ201210273826
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月1日 優先權日:2012年8月1日
【發明者】畢新慧, 傅家謨, 盛國英, 李梅, 黃正旭, 李磊, 周振 申請人:中國科學院廣州地球化學研究所