[发明专利]一种以自然风为动力的大气活性气态汞采样装置

说明书

本发明公开了一种以自然风为动力的大气活性气态汞采样装置，包括防雨雪顶盖、颗粒物分离槽、活性气态汞捕集槽、风力自转涡轮、风向通道；所述的防雨雪顶盖位于整个装置的最顶部；所述的颗粒物分离槽竖直设置在防雨雪顶盖的下方，所述的活性气态汞捕集槽竖直设置在颗粒物分离槽；所述的风向通道由形状相同的第一通道、第二通道、第三通道和第四通道组成，四个通道的相交处为风向通道的中央位置，风力自转涡轮设置在风向通道的中央位置。本装置各部分的设计和组合巧妙地以自然风力作为活性气态汞捕集的动力源，利用任何平行方向的空气流动，在分离槽和采样槽产生空气流，使大气中颗粒物滞留在滤膜上，实现大气中的颗粒物与活性气态汞有效分离。

技术领域

本发明涉及大气中环境污染物监测技术领域，更具体地说，涉及一种借助于自然风采集自然大气环境中活性气态汞的装置。

背景技术

作为环境中汞传输的最主要通道，大气在汞的全球生物地球化学循环中起着极其重要的作用。大气中汞的存在形式主要有元素形态汞(占大气气态总汞90％以上)、活性气态汞(如HgCl₂、HgBr₂等)和颗粒态汞。大气中元素汞具有较强远距离迁移能力，可随着大气环流迁移至距污染排放源上千公里的地方。人为活动直接排放的活性气态汞和颗粒态汞相对较少，但由于具有更高干沉降、湿沉降速率和化学反应活性，也因此更容易从大气环境中转移到地表环境中。汞在大气环境传递过程中会经历复杂的均相和非均相化学反应，由此导致活性气态汞、颗粒态汞和元素汞在形态间相互转化，从而成为影响大气汞的远距离传输尺度和沉降进入地表的关键过程。进入到地表水环境中的无机汞在水生微生物作用下可以转化为毒性更加强烈的甲基汞，通过水生食物链或是农作物生物富集转移到食物中，最终给相关食用人群带来严重的健康风险。

常规的大气活性气态汞主动采样方式依靠抽气泵在短时间内采集大量环境气体，并用氯化钾作为吸附介质将其中的活性气态汞捕集和固定。传统的主动采样方式依赖电力供应作为动力来源，不适用于偏远地区的采样监测，而后续开发的被动采样监测也以氯化钾为吸附介质，尽管摆脱了对电力和人力的高度依赖，但却存在着对活性气态汞吸附效率不稳定、富集过程较漫长，且不能够有效反映短时间内大气中活性气态汞的真实浓度变化。现有的采用氯化钾为吸附介质的吸附方式也被证明存在一定的问题，如氯化钾镀层在相对湿度或臭氧浓度较高环境中对活性气态汞吸附效率大大降低，从而无法反映真实环境水平。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供了一种以自然风为动力的大气活性气态汞采样装置，不依赖外界电源供应，以自然风力作为动力来源，放置在合适的监测地点后无需人值守，可监测长时间尺度内的污染物浓度水平，与主动采样相比，以自然风为动力在采样点的布设方面具有更大的灵活性，可以进行大范围的样点布设和监测，与依靠氯化钾吸附的被动采样方式相比，具有更高的捕集效率。同时，本发明以阳离子交换滤膜作为捕集介质，克服了现有氯化钾吸附介质采样效率不稳定的问题。

一种以自然风为动力的大气活性气态汞采样装置，包括防雨雪顶盖、颗粒物分离槽、活性气态汞捕集槽、风力自转涡轮、风向通道；

所述的防雨雪顶盖位于整个装置的最顶部；

所述的颗粒物分离槽竖直设置在防雨雪顶盖的下方，颗粒物分离槽由支角、侧板、分离槽孔板、垫圈和分离槽支架组成，支角与防雨雪顶盖相连，侧板为圆柱形结构，侧板下部连接分离槽孔板，分离槽孔板上均匀分布有圆孔，分离槽孔板上放置过滤膜，颗粒物分离槽下端设置有第一螺纹与活性气态汞捕集槽上端的第二螺纹固定竖直相连，所述的活性气态汞捕集槽由上到下依次分为第二螺纹、捕集槽第一支架、捕集槽孔板、阳离子交换膜、捕集槽第二支架、第三螺纹，捕集槽孔板上均匀分布有圆孔，分离槽孔板上放置阳离子交换膜；