[发明专利]一种大气光化学烟雾污染的教学实验方法

权利要求书

1.一种大气光化学烟雾污染的教学实验方法，其特征在于，基于内置小功率紫外光源的仿真烟雾箱，步骤如下：

1）、以所述仿真烟雾箱，模拟光化学烟雾并实施气体成分的在线示踪分析；

2）、通过鉴定光化学烟雾的表征物臭氧（O₃），验证光化学烟雾污染的成因；

3）、比较光强及光波长频率与光化学烟雾污染的相关性；

4）、实验挥发性有机物的协同作用；

5）、以不同的气体及浓度达到平衡的时间，判断烟雾箱的边壁作用；

其中，每次实验均设计在相同的背景值下；

所述仿真烟雾箱的外壁上设置有若干换气孔，箱体上设置有由若干监测探头组成的气体监测部分，烟雾箱体连接有用于导入气体的反应配气部分和用于排出箱内气体及导入外部气体的动力换气清洗部分，所述小功率紫外光源采用UVA、UVC波频的15w紫外灯管，分别设置在箱体内；

所述模拟光化学烟雾的方法如下：

（1）使用洁净空气排空烟雾箱；

（2）分别于自然光源下和紫外光源下，实时记录30分钟背景条件NO₂、O₃、TVOC气体成分的持续浓度值；

（3）分别于自然光源下和紫外光源下，导入1个单元的丙烯（C₃H₆）标准气，实时记录10~30分钟NO₂、O₃、TVOC气体成分的持续浓度值；

（4）分别于自然光源下和紫外光源下，导入1个单元的二氧化氮（NO₂）标准气，实时记录30分钟NO₂、O₃、TVOC气体成分的持续浓度值；

（5）用Excel软件将上述不同状况得到的数据记录，绘制O₃（ppb）~t（min）图，比较说明O₃的生成来源；

（6）每项实验完毕，均使用洁净空气排空烟雾箱；

其特征在于，

所述步骤3）中，比较光强及光波长频率与光化学烟雾污染的相关性，在于实验不同的光强功率和紫外线波长对臭氧生成浓度的变化曲线表征，具体方法如下：

（1）使用洁净空气排空烟雾箱；

（2）以自然光源，实时记录1个单元的NO₂导入后，30~60分钟的NO₂、O₃气体成分的持续浓度值，实验完毕后，使用洁净空气排空烟雾箱；

（3）只打开340nmUVA光源，实时记录1个单元的NO₂导入后，30~60分钟的NO₂、O₃气体成分的持续浓度值，实验完毕后，使用洁净空气排空烟雾箱；

（4）只打开254nmUVC光源，实时记录1个单元的NO₂导入后，30~60分钟的NO₂、O₃气体成分的持续浓度值；实验完毕后，使用洁净空气排空烟雾箱；

（5）用Excel软件将上述不同紫外光源实验状况，导入1个单元的NO₂得到的数据记录绘制成O₃（ppb）~t（min）图，比较说明O₃的生成浓度和衰减趋势；

所述步骤4）中，通过释放TVOC单因素的量变，改变其与NO₂的比值K，实验判断其对光化学烟雾的影响，具体方法如下：

（1）使用洁净空气排空烟雾箱；

（2）以自然光源或340nm、254nm紫外光源，实时记录导入1个单元的TVOC及NO₂（K1=1），测定10~30分钟内NO₂、O₃、TVOC气体成分的持续浓度值，实验完毕后，使用洁净空气排空烟雾箱；

（3）以自然光源或340nm、254nm紫外光源，实时记录导入3个单元的TVOC及1个单元NO₂（K2=3），测定10~30分钟内NO₂、O₃、TVOC气体成分的持续浓度值；实验完毕后，使用洁净空气排空烟雾箱；

（4）用Excel软件将上述实验数据绘制成O₃（ppb）~t（min）图，比较说明TVOC对O₃生成的影响；

所述步骤5）中，分别检验ppb级TVOC以及NO₂单因素不同浓度达到箱内平衡的动力学曲线，说明扩散是气体平衡的主要因素，所采用的PMMA设备材质的边壁吸附满足实验要求，具体方法如下：

（1）使用洁净空气排空烟雾箱；

（2）启动进气风扇；

（3）监测烟雾箱内NO₂、O₃、TVOC示值为0.000；

（4）在导入烟雾箱1个单元NO₂ 或C₃H₆标准气的同时，迅速关闭进气；

（5）记录有扰动环境下，相应气体成分15分钟的读值；

（6）实验完毕后，使用洁净空气排空烟雾箱；

（7）监测烟雾箱内使NO₂、O₃、TVOC示值为0.000；

（8）导入烟雾箱1个单元NO₂ 或C₃H₆标准气；

（9）记录无扰动环境下，相应气体成分15分钟的读值；

（10）实验完毕后，使用洁净空气排空烟雾箱；

（11）监测烟雾箱内使NO₂、O₃、TVOC示值为0.000；

（12）导入烟雾箱3个单元NO₂ 或C₃H₆标准气；

（13）记录无扰动环境下，相应气体成分15分钟的读值；

（14）实验完毕后，使用洁净空气排空烟雾箱；

（15）用Excel软件将上述实验数据，以NO₂或TVOC对t（min）绘图，通过NO₂或C₃H₆释放气体，在上述不同条件下，根据达到浓度的拐点时间，说明烟雾箱内气体分子的扩散是浓度平衡的主要因素，或者说明烟雾箱的边壁吸附作用很小。