大氣環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種大氣環(huán)境模擬的實(shí)驗(yàn)裝備，可模擬單一或復(fù)合空氣污染因素環(huán)境以及實(shí)際環(huán)境中不同海拔高度的大氣狀態(tài)等，用于研宄空氣污染物的生物學(xué)影響或大氣二次污染形成的機(jī)制等。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)城市化、工業(yè)化的不斷推進(jìn)和快速發(fā)展，城市空氣污染問題日益嚴(yán)重，我國(guó)空氣污染強(qiáng)度大，覆蓋范圍廣，呈現(xiàn)明顯的區(qū)域污染特征；此外，復(fù)合型污染特征突出，空氣污染呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性特征，影響程度嚴(yán)重。特別是2013年以來，霧霾發(fā)生頻率之高、波及之廣、程度之重前所未有，給人們的生產(chǎn)生活和身體健康都造成了嚴(yán)重的影響。開展空氣污染物對(duì)生物的影響以及大氣二次污染物形成機(jī)制研宄極為必要。大氣環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙可以模擬單一或復(fù)合空氣污染因素環(huán)境，為研宄空氣污染物的生物影響機(jī)制提供理想的平臺(tái)。此外，大氣環(huán)境模擬艙也是研宄環(huán)境大氣痕量氣體反應(yīng)演化的關(guān)鍵技術(shù)手段，在艙內(nèi)模擬實(shí)際環(huán)境中不同海拔高度的大氣狀態(tài)，用于研宄大氣二次污染形成的機(jī)制。然而，目前該方向相關(guān)研宄尚處于起步階段，基于各研宄機(jī)構(gòu)用于系統(tǒng)性研宄空氣污染物的模擬設(shè)備相對(duì)較少，大部分為僅能滿足自身實(shí)驗(yàn)需要的自制模擬裝置。不同實(shí)驗(yàn)室使用的大氣環(huán)境模擬裝置未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，易出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)間重復(fù)性、空間重復(fù)性不穩(wěn)定等問題。此外，這些模擬設(shè)備的內(nèi)部環(huán)境并不能滿足實(shí)驗(yàn)對(duì)象的基本生存和生長(zhǎng)需求，不適用開展空氣污染物生物學(xué)和健康效應(yīng)影響的研宄。本實(shí)用新型研制一種保證實(shí)驗(yàn)條件穩(wěn)定可靠、實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可重復(fù)性，并能有效防止實(shí)驗(yàn)過程中二次污染的大氣模擬艙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:本實(shí)用新型主要通過對(duì)單一或復(fù)合的空氣污染因子進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)控，在保證實(shí)驗(yàn)對(duì)象基本生存條件、防止二次污染的前提下，為深入系統(tǒng)地研宄空氣污染物對(duì)生物、材料等實(shí)驗(yàn)對(duì)象的影響提供理想的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并可在艙內(nèi)模擬實(shí)際環(huán)境中不同海拔高度的大氣狀態(tài)，以用于研宄大氣二次污染形成的機(jī)制，可廣泛應(yīng)用于低壓醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域，具有十分重要的應(yīng)用前景和價(jià)值。
[0004]技術(shù)方案:本實(shí)用新型大氣環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙的艙體I包括艙門2、不銹鋼網(wǎng)3、實(shí)驗(yàn)臺(tái)4、集成控制機(jī)柜5、人工污染物模擬源6、氣體處理系統(tǒng)7、氣體循環(huán)系統(tǒng)8、溫濕度控制系統(tǒng)9、氣體收集系統(tǒng)10、氣氛及顆粒污染物采樣傳感器11、紫外-可見光燈組12，所述氣體處理系統(tǒng)7和所述氣體循環(huán)系統(tǒng)8相連，所述人工污染物模擬源6通過管道與艙體I相連，所述氣體收集系統(tǒng)10與所述氣氛及顆粒污染物采樣傳感器11相連，所述集成控制機(jī)柜5采集其它各部分的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并控制各部分的工作。
[0005]有益效果:
[0006]1.準(zhǔn)確模擬城市環(huán)境中的空氣環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)對(duì)單一或復(fù)合空氣污染物影響研宄；
[0007]2.可模擬實(shí)際環(huán)境中不同海拔高度的大氣狀態(tài)，研宄大氣二次污染形成的機(jī)制；
[0008]3.可模擬不同壓強(qiáng)及溫濕度環(huán)境，研宄不同海拔高度對(duì)空氣污染物轉(zhuǎn)化的影響；
[0009]4.通過良好的溫濕度、光照等調(diào)控，可滿足不同實(shí)驗(yàn)對(duì)象的基本生存條件；
[0010]5.實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)條件的標(biāo)準(zhǔn)化，保證實(shí)驗(yàn)的時(shí)間重復(fù)性、空間重復(fù)性；
[0011]6.具有良好的密閉性，防止實(shí)驗(yàn)過程中氣體的泄漏，確保操作人員安全。
[0012]【附圖說明】:下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖1是本實(shí)用新型的主體三維構(gòu)造圖。圖中標(biāo)記為，1.艙體，2.艙門，3.不銹鋼網(wǎng)，4.實(shí)驗(yàn)臺(tái)，5.集成控制機(jī)柜，6.人工模擬污染物源，7.氣體處理系統(tǒng)，8.氣體循環(huán)系統(tǒng)，9.溫濕度控制系統(tǒng)，10.氣體收集系統(tǒng)，11.氣氛及顆粒物采樣傳感器，12紫外-可見光燈組。
[0013]【具體實(shí)施方式】:本實(shí)用新型分為外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，外部結(jié)構(gòu)包括:艙體1、艙門2、集成控制機(jī)柜5、人工模擬污染物源6，氣體處理系統(tǒng)7，氣體收集系統(tǒng)10，內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括:不銹鋼網(wǎng)3，實(shí)驗(yàn)臺(tái)4、氣體循環(huán)系統(tǒng)8、溫濕度控制系統(tǒng)9、氣氛及顆粒污染物采樣傳感器11、紫外-可見光燈組12。
[0014]艙體I由耐壓、保溫材料制成的球狀構(gòu)造，艙體I正面安裝有氣密性良好的圓盤狀封閉艙門2，以防在實(shí)驗(yàn)過程中艙內(nèi)壓強(qiáng)的升高或者降低導(dǎo)致氣體泄漏，對(duì)外界形成二次污染。在艙體I內(nèi)約四分之一高度的位置，焊接剛性致密不銹鋼網(wǎng)3，方便操作人員行走和實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的放置。為方便樣品放置以及實(shí)驗(yàn)臺(tái)的調(diào)整，實(shí)驗(yàn)臺(tái)4由輕質(zhì)惰性材料制成，放置于艙體I中間，主要用于放置實(shí)驗(yàn)樣品。
[0015]集成控制機(jī)柜5主要負(fù)責(zé)對(duì)艙內(nèi)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)精調(diào)控并進(jìn)行記錄，幫助操作人員實(shí)時(shí)了解艙體實(shí)驗(yàn)條件變化情況。所述集成控制機(jī)柜5界面有儀器開關(guān)、溫度、濕度、光照強(qiáng)度、光照時(shí)間、污染物輸入體積、艙內(nèi)氣壓的參數(shù)控制按鈕，對(duì)實(shí)驗(yàn)艙的所有功能實(shí)現(xiàn)軟件調(diào)節(jié)。
[0016]人工模擬污染物源6用于模擬氣體污染物環(huán)境。所述人工模擬污染物源6分為氣瓶和大氣污染物生成裝置兩部分。(I)氣瓶，存儲(chǔ)如氧氣、氮?dú)狻⒍趸嫉雀鞣N氣體。(2)大氣污染物生成裝置，可按實(shí)驗(yàn)需要，生成所需的大氣污染物，包括運(yùn)輸工具排放尾氣，燃料燃燒、生產(chǎn)過程中排除的煙塵廢棄等生產(chǎn)性污染。兩者在集成控制機(jī)柜5的調(diào)控下，通過管道向?qū)嶒?yàn)艙體I輸入不同體積的單一或不同比例的復(fù)合氣體污染物，使艙內(nèi)氣氛環(huán)境達(dá)到實(shí)驗(yàn)所要求的技術(shù)指標(biāo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)4上的實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行暴露處理?；蛲ㄟ^輸入不同比例的氣體混合物，模擬實(shí)際環(huán)境下的特定大氣狀態(tài)，以研宄大氣二次污染形成的機(jī)制。所述人工模擬污染物源6的氣瓶可進(jìn)行拆卸更換，并留有預(yù)留接口，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行添加或更換。
[0017]氣體循環(huán)系統(tǒng)8用于模擬不同海拔高度環(huán)境。所述氣體循環(huán)系統(tǒng)8可迅速向艙內(nèi)輸入空氣，增加艙內(nèi)氣壓；或?qū)⑴搩?nèi)空氣排出，降低艙內(nèi)氣壓，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)控艙內(nèi)壓強(qiáng)，壓強(qiáng)調(diào)控范圍為30KPa-200KPa ( ±10Pa)。配合調(diào)整溫濕度控制系統(tǒng)9，達(dá)到模擬不同海拔高度環(huán)境的目的。所述氣體處理系統(tǒng)7連接氣體循環(huán)系統(tǒng)8，可處理艙內(nèi)排出的氣體污染物，廢氣經(jīng)過多重處理達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)方可排放，以防造成二次污染。
[0018]溫濕度控制系統(tǒng)9用于實(shí)現(xiàn)熱環(huán)境模擬。溫濕度控制系統(tǒng)9在目前市場(chǎng)已有成熟技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)溫度-50-70°C (±1.0°C)，濕度5-95 RH% ( ±3.0% )范圍的調(diào)控。操作人員可設(shè)置不同的溫濕度條件，配合不同壓強(qiáng)條件，模擬不同海拔高度環(huán)境。另外，通過有效設(shè)置溫濕度范圍，可人工調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部小氣候，以保證實(shí)驗(yàn)生物的基本生存需要。
[0019]所述氣氛及顆粒污染物采樣傳感器11可實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)溫度、濕度、光強(qiáng)、氣壓條件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，精確度為±0.1 ;并可通過氣氛及顆粒污染物采樣傳感器11定時(shí)或隨時(shí)采集艙內(nèi)氣體樣品進(jìn)行分析檢測(cè)。氣體收集系統(tǒng)10連接著系統(tǒng)氣氛及顆粒污染物采樣傳感器11，將采集到了氣體樣品收集于氣瓶?jī)?nèi)。氣體收集系統(tǒng)10的氣瓶可進(jìn)行拆卸更換，并留有預(yù)留接口，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行添加或更換。
[0020]紫外-可見光燈組12用于實(shí)現(xiàn)光環(huán)境模擬。紫外-可見光燈組12均勻分布艙體I內(nèi)壁四周，保證內(nèi)部光照均勻分布。利用電氣控制法，通過各種不同的調(diào)光器，可實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)的調(diào)控。操作人員可根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)需要，設(shè)置光照時(shí)間，人工模擬晝夜變化或紫外光照條件，以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)需要或者保證實(shí)驗(yàn)生物的基本生存需要。
[0021]本實(shí)用新型通過構(gòu)建大氣環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙，可準(zhǔn)確模擬城市環(huán)境中溫濕度、光照、海拔高度的環(huán)境，還原現(xiàn)實(shí)城市大氣環(huán)境；可提供穩(wěn)定、精準(zhǔn)的生物培養(yǎng)條件；采用數(shù)字化控制系統(tǒng)，可根據(jù)艙內(nèi)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)溫濕度、氣壓、光強(qiáng)等參數(shù)的精確控制；能夠用于單一或復(fù)合空氣污染物生物學(xué)效應(yīng)研宄以及大氣二次污染形成的機(jī)制研宄。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、工業(yè)等領(lǐng)域的科學(xué)研宄，具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大氣環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙，艙體(I)包括:艙門(2)、不銹鋼網(wǎng)(3)、實(shí)驗(yàn)臺(tái)(4)、集成控制機(jī)柜(5)、人工模擬污染物源(6)、氣體處理系統(tǒng)(7)、氣體循環(huán)系統(tǒng)(8)、溫濕度控制系統(tǒng)(9)、氣體收集系統(tǒng)(10)、氣氛及顆粒污染物采樣傳感器(11)、紫外-可見光燈組(12)，所述氣體處理系統(tǒng)(7)和所述氣體循環(huán)系統(tǒng)(8)相連，所述人工污染物模擬源(6)通過管道與艙體(I)相連，所述氣體收集系統(tǒng)(10)與所述氣氛及顆粒污染物采樣傳感器(11)相連，所述集成控制機(jī)柜(5)采集其它各部分的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并控制各部分的工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙，其特征是:艙體(I)由耐壓、保溫材料制成的球狀構(gòu)造，艙體(I)正面安裝有氣密性良好的圓盤狀封閉艙門(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大氣環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙，其特征是:在艙體(I)四分之一高度的位置，焊接剛性致密不銹鋼網(wǎng)(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙，其特征是:實(shí)驗(yàn)臺(tái)(4)由輕質(zhì)惰性材料制成，放置于艙體(I)中間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙，其特征是:所述集成控制機(jī)柜(5)界面有儀器開關(guān)、溫度、濕度、光照強(qiáng)度、光照時(shí)間、污染物輸入體積、艙內(nèi)氣壓的參數(shù)控制按鈕，對(duì)實(shí)驗(yàn)艙的所有功能實(shí)現(xiàn)軟件調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙，其特征是:所述人工模擬污染物源(6)分為氣瓶和大氣污染物生成裝置兩部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙，其特征是:所述氣體處理系統(tǒng)(7)連接氣體循環(huán)系統(tǒng)(8)，處理艙內(nèi)排出的氣體污染物，廢氣經(jīng)過多重處理達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)方可排放，以防造成二次污染。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙，其特征是:所述氣體循環(huán)系統(tǒng)(8)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)控艙內(nèi)壓強(qiáng)，壓強(qiáng)調(diào)控范圍為30KPa-200KPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙，其特征是:所述溫濕度控制系統(tǒng)(9)實(shí)現(xiàn)溫度_50-70°C，濕度5-95 RH%范圍的調(diào)控。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)艙，其特征是:所述氣氛及顆粒污染物采樣傳感器(11)實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)溫度、濕度、光強(qiáng)、氣壓條件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，精確度為±0.1 ;并通過氣氛及顆粒污染物采樣傳感器(11)定時(shí)或隨時(shí)采集艙內(nèi)氣體樣品進(jìn)行分析檢測(cè)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種大氣環(huán)境模擬的實(shí)驗(yàn)裝備，可模擬單一或復(fù)合空氣污染因素環(huán)境以及實(shí)際環(huán)境中不同海拔高度的大氣狀態(tài)等；可準(zhǔn)確模擬城市環(huán)境中溫濕度、光照環(huán)境，還原現(xiàn)實(shí)城市大氣環(huán)境；可提供穩(wěn)定、精準(zhǔn)的生物培養(yǎng)條件；在防止二次污染的前提下，能夠用于單一或復(fù)合空氣污染物生物學(xué)效應(yīng)研究以及大氣二次污染形成的機(jī)制研究。本實(shí)用新型分為外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，外部結(jié)構(gòu)包括：艙體、艙門、集成控制機(jī)柜、人工模擬污染物源，氣體處理系統(tǒng)，氣體收集系統(tǒng)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括：不銹鋼網(wǎng)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)、氣體循環(huán)系統(tǒng)、溫濕度控制系統(tǒng)、氣氛及顆粒污染物采樣傳感器、紫外-可見光燈組。
【IPC分類】B01L1-00
【公開號(hào)】CN204583213
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520171352
【發(fā)明人】蔡澎, 林康偉, 唐超, 張晶, 喻慧
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年3月26日