基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測方法及裝置，該裝置包括單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀、氣溶膠中和器和硅膠擴(kuò)散干燥器。該方法步驟包括，首先將單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀安裝在應(yīng)急監(jiān)測車上，并且垂直引入采樣管，然后利用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀對(duì)大氣氣溶膠樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)在線連續(xù)采集，最后運(yùn)用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀進(jìn)而分別分析大氣氣溶膠樣品中含鉛顆粒物的污染程度、粒徑分布、質(zhì)譜特征以及可能性來源。本發(fā)明的方法不僅能對(duì)顆粒物的粒徑和成分進(jìn)行同時(shí)分析，減少測試的時(shí)間，而且能對(duì)顆粒物進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，獲得的數(shù)據(jù)更加真實(shí)和可靠。本發(fā)明作為基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測方法及裝置廣泛應(yīng)用在重金屬污染實(shí)時(shí)監(jiān)測領(lǐng)域中。
【專利說明】基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污染應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)，特別涉及一種基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測在污染事故的應(yīng)急處置中起著舉足輕重的作用，并且要求監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性是事故處理的核心工作。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)中，突發(fā)性環(huán)境污染事故時(shí)有發(fā)生，這就要求我們努力做好突發(fā)性環(huán)境污染事故的預(yù)防、監(jiān)測、應(yīng)急處理及其后置工作，最大限度減少生態(tài)環(huán)境的污染和人民的損失。重金屬污染是環(huán)境污染事故中一類比較嚴(yán)重的污染事故，目前中國由于在重金屬的開采、冶煉、加工過程中，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進(jìn)入大氣、水、土壤引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，如何建立先進(jìn)的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測預(yù)警體系，完善重金屬污染事故應(yīng)急預(yù)案，做好應(yīng)急監(jiān)測的準(zhǔn)備，提高應(yīng)急處置能力是及時(shí)有效處理突發(fā)性重金屬環(huán)境污染事故的首要環(huán)節(jié)。
[0003]目前對(duì)大氣氣溶膠中重金屬元素的分析多用離線采樣分析技術(shù)，但由于重金屬元素在氣溶膠中含量較少，因此需要采集時(shí)間足夠長，這樣才能獲得足夠的樣品分析，而獲得數(shù)據(jù)時(shí)間分辨率低，通常為每24小時(shí)得到一個(gè)質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)。且由于離線方法采樣時(shí)間長，氣溶膠樣品在采集、貯存和運(yùn)輸過程中可能發(fā)生如揮發(fā)、結(jié)晶、氣-粒轉(zhuǎn)化等反應(yīng)。另外重金屬的檢測多需要經(jīng)過預(yù)處理過程，這些過程都會(huì)造分析的誤差。而少見的單顆粒分析技術(shù)Micro-PIXE Spectrum研究都只局限于少量的顆粒物(〈100),因此不能給出很好的統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果。并且由于Micro-PIXE Spectrum受到光束尺寸的限制,它無法得到亞微米級(jí)顆粒物的信息。因此，需要提供一種重金屬污染源應(yīng)急監(jiān)測且檢測精度高的檢測方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種不僅能實(shí)時(shí)監(jiān)測重金屬元素而且監(jiān)測精度高的基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測方法。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供一種基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測裝置。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測方法，該方法步驟包括:
A、將單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀安裝在應(yīng)急監(jiān)測車上，并且垂直引入采樣管，所述采樣管的一端與單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口連接；
B、利用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀中的進(jìn)樣模塊對(duì)兩個(gè)地區(qū)中的大氣氣溶膠樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)在線連續(xù)采集；
C、運(yùn)用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀中的數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)而分別分析兩個(gè)地區(qū)的大氣氣溶膠樣品中含鉛顆粒物的污染程度、粒徑分布、質(zhì)譜特征以及可能性來源。
[0007]進(jìn)一步，所述步驟A,其具體為，
將單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀安裝在應(yīng)急監(jiān)測車上，利用內(nèi)徑為I厘米的銅管作為采樣管，并且將其垂直引入，所述采樣管的一端端口利用導(dǎo)電硅膠管與單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口連接，同時(shí)采樣管的一端端口以70?110ml/min的流速將大氣氣溶膠樣品引入單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口。
[0008]進(jìn)一步，所述步驟B，其具體為，
利用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀中的進(jìn)樣模塊對(duì)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(gè)地區(qū)中的大氣氣溶膠樣品進(jìn)行24小時(shí)在線連續(xù)采集。
[0009]進(jìn)一步，所述步驟C中所述的數(shù)據(jù)分析模塊，其采用的數(shù)據(jù)分析時(shí)間分辨率為I小時(shí)。
[0010]本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是:基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測裝置，其包括單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀、氣溶膠中和器和硅膠擴(kuò)散干燥器，所述的單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀的輸入端分別與氣溶膠中和器的輸出端和硅膠擴(kuò)散干燥器的輸出端進(jìn)行連接。
[0011]進(jìn)一步，所述單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀包括進(jìn)樣模塊，所述進(jìn)樣模塊的輸出端依次連接有粒徑測量模塊、電離源模塊、質(zhì)量分析器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)分析模塊；所述進(jìn)樣模塊的輸入端分別與氣溶膠中和器的輸出端和硅膠擴(kuò)散干燥器的輸出端進(jìn)行連接。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的方法不僅能對(duì)顆粒物的粒徑和成分進(jìn)行同時(shí)分析，減少測試的時(shí)間，而且能對(duì)顆粒物進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，因此獲得的數(shù)據(jù)更加真實(shí)和可靠，另外利用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀實(shí)現(xiàn)重金屬污染的應(yīng)急監(jiān)測，這樣能夠得到更為全面的數(shù)據(jù)，進(jìn)而達(dá)到精確全面的監(jiān)測效果。
[0013]本發(fā)明的另一有益效果是:本發(fā)明的裝置可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)和在線采集，從而能更加真實(shí)地反應(yīng)空氣中顆粒物的污染情況，并且能實(shí)現(xiàn)對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集以及分析，進(jìn)而得到更為全面以及準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測方法的步驟流程圖；
圖2是本發(fā)明基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)方框圖；
圖3是本發(fā)明采集的含鉛顆粒物隨時(shí)間變化的第一序列圖；
圖4是本發(fā)明采集的含鉛顆粒物隨時(shí)間變化的第二序列圖；
圖5是本發(fā)明采集的含鉛顆粒物的第一平均質(zhì)譜圖；
圖6是本發(fā)明采集的含鉛顆粒物的第二平均質(zhì)譜圖；
圖7是本發(fā)明采集的含鉛顆粒物的第一粒徑分布情況圖；
圖8是本發(fā)明采集的含鉛顆粒物的第二粒徑分布情況圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]由圖1所示，基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測方法，該方法步驟包括:
A、將單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀安裝在應(yīng)急監(jiān)測車上，并且垂直引入采樣管，所述采樣管的一端與單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口連接；
B、利用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀中的進(jìn)樣模塊對(duì)兩個(gè)地區(qū)中的大氣氣溶膠樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)在線連續(xù)采集； C、運(yùn)用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀中的數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)而分別分析兩個(gè)地區(qū)的大氣氣溶膠樣品中含鉛顆粒物的污染程度、粒徑分布、質(zhì)譜特征以及可能性來源。
[0016]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟A，其具體為，
將單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀安裝在應(yīng)急監(jiān)測車上，利用內(nèi)徑為I厘米的銅管作為采樣管，并且將其垂直引入，所述采樣管的一端端口利用導(dǎo)電硅膠管與單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口連接，同時(shí)采樣管的一端端口以70?110ml/min的流速將大氣氣溶膠樣品引入單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口。
[0017]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟B，其具體為，
利用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀中的進(jìn)樣模塊對(duì)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(gè)地區(qū)中的大氣氣溶膠樣品進(jìn)行24小時(shí)在線連續(xù)采集，而每個(gè)地區(qū)需連續(xù)監(jiān)測三天。
[0018]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟C中所述的數(shù)據(jù)分析模塊，其采用的數(shù)據(jù)分析時(shí)間分辨率為I小時(shí)。而數(shù)據(jù)分析模塊的分析對(duì)象為大氣氣溶膠樣品中的含鉛顆粒物。
[0019]由圖2所述，基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測裝置，其包括單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀、氣溶膠中和器和硅膠擴(kuò)散干燥器，所述的單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀的輸入端分別與氣溶膠中和器的輸出端和硅膠擴(kuò)散干燥器的輸出端進(jìn)行連接。
[0020]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀包括進(jìn)樣模塊，所述進(jìn)樣模塊的輸出端依次連接有粒徑測量模塊、電離源模塊、質(zhì)量分析器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)分析模塊；所述進(jìn)樣模塊的輸入端分別與氣溶膠中和器的輸出端和硅膠擴(kuò)散干燥器的輸出端進(jìn)行連接。而每一個(gè)模塊的功能為:所述的進(jìn)樣模塊用于實(shí)時(shí)采集顆粒物；粒徑測量模塊用于測量顆粒粒徑；電離源模塊用于將顆粒物電離成正負(fù)離子；質(zhì)量分析器模塊用于對(duì)正負(fù)離子進(jìn)行同時(shí)檢測；數(shù)據(jù)采集模塊用于數(shù)據(jù)的采集、記錄和保存；數(shù)據(jù)分析模塊用于對(duì)顆粒物粒徑數(shù)、濃度實(shí)時(shí)變化譜圖等進(jìn)行分析。
[0021]而采用上述的方法及裝置進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)重金屬污染監(jiān)測后，得出的結(jié)果由圖3和圖4所示，它們分別顯示了不同時(shí)間所采集的含鉛顆粒物的變化情況。從圖3和圖4中可以得出，含鉛顆粒物排放的高峰時(shí)段出現(xiàn)在夜間或清晨，并且在高峰時(shí)，含鉛顆粒物達(dá)到40%以上。
[0022]另外，采用上述的方法及裝置進(jìn)行兩個(gè)地區(qū)重金屬污染監(jiān)測后，得出的結(jié)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(gè)地區(qū)含鉛顆粒物的平均質(zhì)譜，圖5顯示第一地區(qū)含鉛顆粒物的平均質(zhì)譜，圖6顯示第二地區(qū)含鉛顆粒物的平均質(zhì)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(fù)離子平均質(zhì)譜圖的主要特征也較為相似，但是第二地區(qū)的含鉛顆粒物的負(fù)離子平均質(zhì)譜圖中含有很高的硫的特征(32S-, 64SO2-, 80SO3-),因此可以判斷這類顆粒物應(yīng)該是來源于煤燃燒排放。
[0024]由圖7和圖8所示，它們分別顯示了兩個(gè)地區(qū)含鉛顆粒物的粒徑分布情況，圖7顯示第一地區(qū)含鉛顆粒物的粒徑分布情況，圖8顯示第二地區(qū)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(gè)地區(qū)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(chǎn)生過程可能是一致的。[0025]以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)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(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測方法，其特征在于:該方法步驟包括: A、將單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀安裝在應(yīng)急監(jiān)測車上，并且垂直引入采樣管，所述采樣管的一端與單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口連接； B、利用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀中的進(jìn)樣模塊對(duì)兩個(gè)地區(qū)中的大氣氣溶膠樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)在線連續(xù)采集； C、運(yùn)用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀中的數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)而分別分析兩個(gè)地區(qū)的大氣氣溶膠樣品中含鉛顆粒物的污染程度、粒徑分布、質(zhì)譜特征以及可能性來源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測方法，其特征在于:所述步驟A，其具體為， 將單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀安裝在應(yīng)急監(jiān)測車上，利用內(nèi)徑為I厘米的銅管作為采樣管，并且將其垂直引入，所述采樣管的一端端口利用導(dǎo)電硅膠管與單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口連接，同時(shí)采樣管的一端端口以70?110ml/min的流速將大氣氣溶膠樣品引入單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測方法，其特征在于:所述步驟B，其具體為， 利用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀中的進(jìn)樣模塊對(duì)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(gè)地區(qū)中的大氣氣溶膠樣品進(jìn)行24小時(shí)在線連續(xù)采集。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測方法，其特征在于:所述步驟C中所述的數(shù)據(jù)分析模塊，其采用的數(shù)據(jù)分析時(shí)間分辨率為I小時(shí)。
5.基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測裝置，其特征在于:其包括單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀、氣溶膠中和器和硅膠擴(kuò)散干燥器，所述的單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀的輸入端分別與氣溶膠中和器的輸出端和硅膠擴(kuò)散干燥器的輸出端進(jìn)行連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于單顆粒氣溶膠的重金屬污染應(yīng)急監(jiān)測裝置，其特征在于:所述單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀包括進(jìn)樣模塊，所述進(jìn)樣模塊的輸出端依次連接有粒徑測量模塊、電離源模塊、質(zhì)量分析器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)分析模塊；所述進(jìn)樣模塊的輸入端分別與氣溶膠中和器的輸出端和硅膠擴(kuò)散干燥器的輸出端進(jìn)行連接。
【文檔編號(hào)】G01N15/00GK103575623SQ201210273826
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月1日
【發(fā)明者】畢新慧, 傅家謨, 盛國英, 李梅, 黃正旭, 李磊, 周振 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所