[发明专利]测定大气颗粒物的含水量和吸湿增长率的方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于空气质量研究和大气颗粒物监测领域，具体地涉及一种测定大气颗粒物的含水量和吸湿增长率的系统。

本发明还涉及一种测定大气颗粒物的含水量和吸湿增长率的方法。

背景技术

大气颗粒物污染与区域性的灰霾污染是全球性的气候、环境问题，灰霾天颗粒物质量浓度飙升，而质量浓度是目前空气质量标准和颗粒物研究最重要的指标之一。颗粒物在一定的大气湿度下吸湿而产生的质量的增长可达几倍，因此颗粒物的吸湿特性、含水量等参数是研究灰霾形成机理的重要因子。目前，由于缺乏有效地技术手段，颗粒物质量吸湿性研究尚不充分，颗粒物含水量与质量吸湿增长率无法系统测量，城市灰霾天颗粒物质量吸湿增长尚未涉及。而城市灰霾研究在关注气溶胶吸湿后的光学特性产生的气候效应之外，更注重细粒子吸湿后所产生的环境健康效应，除了视觉、消光、能见度的影响研究，更应注重质量浓度的吸湿增长特性，因为城市空气质量的监测与预报都是使用的质量浓度参数。目前国内外应用最广泛的在线颗粒物质量浓度检测仪器是采用β射线衰减法或者石英微量振荡天平原理，都要使用过滤膜，颗粒物的吸湿性和组分中的有机物对其检测值影响极大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测定大气颗粒物的含水量和吸湿增长率的方法。

本发明的又一目的在于提供一种用于实现测定大气颗粒物的含水量和吸湿增长率方法的装置。

为实现上述目的，本发明提供的测定大气颗粒物的含水量和吸湿增长率的方法，其过程是：

1)大气样品通过过滤膜，大气中的颗粒物被收集在过滤膜上，经过一预定时间后停止采样，得到吸附有在采样时间内的大气颗粒物样品膜；

2)对样品膜进行干燥气吹扫，吹扫出的水气定量检测含水量；

3)反复对样品膜通入不同湿度的气体进行吸湿培养，称量吸湿前后的过滤膜重，计算出该大气样品在不同湿度条件下的质量增长率。

所述的方法中，步骤1过滤膜的工作温度和室外温度一致。

所述的方法中，步骤2的干燥气为干燥氮气。

本发明提供的实现上述方法的装置，其主要包括：

一采样模架，用于固定安装有过滤膜的膜过滤器，采样模架的进气端共接第一阀门、第二阀门和第三阀门的一端，第一阀门的另一端连接湿空气混合室，第二阀门的另一端与大气连接(通过空气动力学粒径切割头)，第三阀门的另一端连接干燥气；

采样模架的出气端共接第四阀门和第六阀门的一端，第四阀门的另一端连接真空泵，第六阀门的另一端连接干燥气和气相色谱仪；

第六阀门与干燥气之间安装有第五阀门；

一干洁空气通路分成第一干洁空气通路和第二干洁空气通路，其中第二干洁空气通路进入空气加湿水瓶加湿后与第一干洁空气通路的干洁空气混合，进入湿空气混合室中，通过调整第一干洁空气通路和第二干洁空气通路两路流量的大小控制目标湿度。

所述的装置中，阀门均为电磁阀门。

所述的装置中，所述的过滤膜为纤维、颗粒床或核孔膜。

所述的装置中，气相色谱仪为5890II型气相色谱仪。

所述的装置中，第一干洁空气通路和第二干洁空气通路中各连接有质流量控制器。

本发明采用可控湿度过滤膜采样系统和经过优化的气相色谱热导检测器法(GC-TCD)以及精确的天平称重操作，通过检测控制的不同跨度湿度下大气颗粒物的含水量与质量增长来测定质量吸湿增长率。检测结果不仅有助于获取我国城市区域大气颗粒物吸湿性特征，掌握颗粒物吸湿性与化学组成和混合形态之间的关系，为空气质量模式发展提供基础数据，为城市空气质量预测预报尤其是灰霾天的预警，灰霾强度的定量分级提供科学依据，而且对于研究云水化学和物理、人工影响天气和对大气辐射及气候等方面的影响具有重要作用，并能够推动我国大气颗粒物吸湿性研究领域的发展。

附图说明

图1为本发明采样测量颗粒物含水量与吸湿增长特性实验流程图；

图2为本发明的装置结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1和图2所示，本发明公开了一种可控湿度过滤膜系统配合天平称重和热导检测器/气相色谱(GC-TCD)方法和装置，经过除水吹扫，控制加湿，微量天平称重等系列步奏，测量采集到的大气颗粒物本身的含水量和在不同相对湿度下的质量浓度吸湿增长率。

具体技术方案和操作如下：