[发明专利]一种大气气态污染物与颗粒物原位反应装置及检测方法

说明书

本发明涉及一种大气气态污染物与颗粒物的原位反应装置及检测方法，属于大气多相反应检测技术领域，解决了现有技术中缺乏基于实际环境的气态污染物与颗粒物的原位反应装置及检测方法。本发明的原位反应装置包括依次连接的进样单元、反应单元和采样单元，进样单元用于大气气态污染物与颗粒物进样；反应单元包括结构相同的第一反应室、第二反应室和第三反应室；第一反应室内设有第一载物台，第一载物台上设有第一孔槽，第一孔槽用于固定第一颗粒物装载片；采样单元用于检测气体流速和累计流量。本发明能够基于实际环境的气态污染物和颗粒物进行反应模拟和产物检测。

技术领域

本发明涉及大气多相反应检测技术领域，尤其涉及一种大气气态污染物与颗粒物的原位反应装置及检测方法。

背景技术

大气中的气态污染物，包括NOx、SO₂、O₃、无机酸(硫酸、硝酸等)、有机酸(甲酸、乙酸等)等成分。这些气态污染物，在颗粒物表面发生多相反应形成复杂的二次无机气溶胶及二次有机气溶胶。

由于真实大气中的成分非常复杂，包括无机气体、有机挥发性气体、以及一次排放的黑炭、矿物、粉煤灰等颗粒物。现有的研究主要基于外场观测以及实验室模拟，缺乏基于实际环境的气体污染物与颗粒物的原位反应装置。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种大气气态污染物与颗粒物的原位反应装置及检测方法，用以解决现有技术中缺乏基于实际环境的气态污染物与颗粒物的原位反应装置。

本发明公开了一种大气气态污染物与颗粒物的原位反应装置，包括依次连接的进样单元、反应单元和采样单元，进样单元用于大气气态污染物与颗粒物的进样；反应单元包括结构相同的第一反应室、第二反应室和第三反应室；第一反应室内设有第一载物台，第一载物台上设有第一孔槽，第一孔槽用于固定第一颗粒物装载片；采样单元用于检测气体流速和累计流量。

在一种可能的设计中，第一反应室为暗反应室；第二反应室为光源照射反应室；第三反应室为空白对照反应室；第一反应室至第三反应室的进口和出口处对应设有用于调节气态污染物流量的第一阀门、第二阀门和第三阀门；光源包括氙灯、紫外灯管、卤素灯、氘灯或LED灯。

在一种可能的设计中，反应单元还包括第四反应室，第四反应室为重污染空气反应室；第四反应室的进口和出口处均设有用于调节空气流量的第四阀门。

在一种可能的设计中，第一颗粒物装载片用于承载矿物和金属氧化物的颗粒物；矿物和金属氧化物用于与气态污染物反应生成新的颗粒物。

在一种可能的设计中，第一颗粒物装载片包括铜网、硅片或111玻璃。

在一种可能的设计中，采样单元包括采样泵和气体流速控制器；采样泵用于将大气气态污染物和颗粒物抽入反应单元中；气体流速控制器用于检测通过采样泵的气体瞬时流速和累计流量。

在一种可能的设计中，进样单元包括气体管路和颗粒物去除装置，颗粒物去除装置包括滤膜，滤膜的材质为聚四氟乙烯、石英和玻纤中的一种。

在一种可能的设计中，气体流速控制器为质量流量计、浮子流量计或限流孔。

本发明还公开了一种大气气态污染物与颗粒物的原位检测方法，采用上述的大气气态污染物与颗粒物的原位反应装置，该原位检测方法包括：

步骤S1.利用采样单元将气体抽入反应单元内，气体经进样单元后去除空气中颗粒物后成为气态污染物；

步骤S2.将气态污染物引入暗反应室和光源照射反应室内并与其内的颗粒物反应生成新的颗粒物，空白对照反应室内设有与暗反应室和光源照射反应室相同的颗粒物；

步骤S3.对光源照射反应室和暗反应室内新生成的颗粒物分别采用透射电子显微镜TEM和EDX能谱仪进行表征和分析。