[发明专利]大气重金属在线分析仪

说明书

技术领域

本发明涉及环境空气自动监测设备技术领域，特别是涉及一种能在线连续采集大气环境中的颗粒物中重金属并精确分析颗粒物重金属浓度的大气重金属在线分析仪。

背景技术

大气中的重金属污染有自然来源和人为来源两种，由宇宙天体作用及地球上各种地质作用而使某些重金属元素进入大气中属于自然来源，人为来源的重金属主要为工业生产、汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等,它们主要分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧。各种元素的两种来源间比例不同。据统计,全球由自然来源进入大气的重金属中,铅仅占其向大气总释放量3.5%左右，镉所占的比例也很低,只有总释放量的15%，而铬、铜的比例比较高，分别约为59%和44%。人为活动释放到大气中的重金属铅、镉、镍、钴、铜的数量远大于它们的自然输入量。如：人为来源的镉为3100～12040t/a，锌为70250～193500t/a，铅为288700～376000t/a，铜为19860～50870t/a。在多种复杂的途径中，以化石燃料的燃烧和金属冶炼过程中的释放较为重要。大气中的重金属可通过呼吸道、消化道和皮肤等各种途径被动物吸收。当这些重金属在动物体内积累到一定程度时,即会直接影响动物的生长发育、生理生化机能，直至引起动物的死亡，同时重金属也可以沿食物链通过消化系统被人体吸收，对人群的危害极大。

大气重金属以悬浮颗粒物的形态存在于大气中，颗粒物的动力学直径从0.1um到100um。通常10um以上的悬浮颗粒物很容易去除，而且在大气中经过几个小时可沉积下来，传输不远。而10um以下，尤其是2.5um以下的悬浮颗粒物不容易去除，而且在大气中可以漂浮好几天甚至数月，可以传输数百里甚至上千里，危害最大。

目前，公知的大气重金属检测的是采用将大气颗粒物重金属的采集和测量两个步骤分开的做法，这种方法不论是采样还是实验室化学分析的工作量大、自动化程度低、不适合进行远距离检测，且如若取日均值时需连续采样12小时以上，不能反映重金属连续时间变化情况，不能对沙尘暴等恶劣天气的变化进行实时的反映；实验室分析方法需要大量的采集样品，样品经化学分析后被破坏掉，无法进行后续研究，同时受所监测重金属（或类金属）元素种类限制，采集样品只能一个或几个元素的分析。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于大气环境中TSP或PM10或PM2.5等颗粒物中重金属精确测量且结构简单、使用方便、性能稳定的颗粒物重金属自动监测仪器。

根据本发明实施例的一种大气重金属在线分析仪，包括：机壳；颗粒物分离部，所述颗粒物分离部固定在所述机壳上且部分贯穿所述机壳以分离空气中颗粒物；颗粒物采集部，所述颗粒物采集部设在所述机壳内且与所述颗粒分离部相连通，以在恒定流量工作环境中富集所述颗粒物在采样载体上；采样传输部，所述采样传输部设在所述机壳内以传输所述采样载体；XRF检测部，所述XRF检测部设在所述机壳内以检测由所述采样传输部传输至所述XRF检测部的采样载体，以及处理机，所述处理机根据所述XRF检测部的检测结果输出分析数据。

由此，根据本发明实施例的大气重金属在线分析仪克服了现有技术中需要将检测和测量分为两个步骤进行的缺点，能够完成固定站点或野外无人值守的大气颗粒物自动监测任务，实现连续、在线、自动监测且样品无需预处理。本发明的大气重金属在线分析仪结构简单、运行周期长、维护方便、监测和分析数据快速准确，并且符合美国EPA IO-3.3标准。

另外，根据本发明上述实施例的大气重金属在线分析仪还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述颗粒物分离部包括自上而下依次采用垂直插式硬链接方式相连的切割器、上连接头、延长管、下固定座以及贯穿所述机壳的连接管，并且所述切割器、上连接头、延长管、下固定座以及连接管内均设有双O型密封圈。

根据本发明的一个实施例，所述切割器包括TSP、PM2.5和PM10切割器。

根据本发明的一个实施例，所述颗粒物分离部还包括通过伴热带缠绕在延长管上的加热模块。