[发明专利]一种环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置

说明书

本发明涉及一种环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其包括：用于阻隔大于2.5微米颗粒和雨滴进入的PM_2.5切割头；人字形不锈钢三通管入口端与PM_2.5切割头连接，将进入的颗粒物分为两路输出；流量控制器设置在人字形不锈钢三通管的出口端；颗粒物散射仪入口分别经不锈钢管和干燥管与流量控制器连接，用于获得颗粒物散射系数，并传输至智能电子控制终端；粒径谱仪，经不锈钢三通管的分流管与具有干燥管的颗粒物散射仪的出口连接，用于测量颗粒物数谱浓度，并传输至智能电子控制终端；智能电子控制终端分别与流量控制器、颗粒物散射仪连接并控制其工作；根据接收到的颗粒物散射系数、颗粒物数谱浓度计算得到大气颗粒物中总含水量。

技术领域

本发明涉及一种大气环境中颗粒物的含水量的在线测量，特别是关于一种环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置。

背景技术

大气颗粒物对大气环境质量、气候变化和人体健康具有重要的影响。颗粒物中液态水或结晶水是颗粒物中重要的组成部分，尤其在环境相对湿度大于60％以上时，颗粒物中液态水质量浓度甚至会高于颗粒物中其它化学成分质量浓度之和。颗粒物中的液态水或结晶水不仅会影响颗粒物质量浓度还会影响大气化学过程，尤其是会促进二次颗粒物的液相生成反应。此外，颗粒物中的液态水或结晶水还是导致大气能见度下降和霾天气重要因素。因此，在线实时测量环境大气颗粒物中含水量是快速评估二次颗粒物生成潜势以及颗粒物吸湿性的重要参数。

目前，测量大气颗粒物中含水量的方法主要采用粒径谱仪筛选某一确定粒径的颗粒物，同步测量干燥条件下的颗粒物粒径大小和加湿条件下(可以加湿到环境相对湿度)的颗粒物粒径大小，根据干燥条件下和加湿条件下(某一相对湿度)颗粒物粒径大小比例，可以准确地估算出某一相对湿度条件下某一粒径颗粒物中的含水量。该方法在1小时内只能测量设定几个固定粒径颗粒物中的含水量，且由于粒径谱仪测量范围只能测量粒径为800纳米，加之300纳米的颗粒物加湿后可以长大到800纳米，因此该方法只能测量300纳米以下的颗粒物长大之后的含水量。实际大气环境中颗粒物含水量主要分布在300-800纳米中，因此该方法不能快速有效测量实际大气环境中颗粒物中的总含水量。此外，表面等离激元共振成像技术和近红外光谱技术仅可用于测量纳米颗粒含水量和生物气溶胶含水量，也无法高效地测量实际大气环境中颗粒物的总含水量。总体来讲，上述两种方法均不能较好的用于高效快速地测量实际大气环境中颗粒物的总含水量。因此，如何设计一种具有实时在线的特点，且可测量环境大气颗粒物中总含水量的装置，成为目前亟需解决的技术问题，以应用于研究二次颗粒物的生成机制及霾天气成因。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其能实时观测环境大气颗粒物中总含水量。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种环境大气颗粒物中总含水量在线测量装置，其包括：PM_2.5切割头，用于阻隔大于2.5微米颗粒和雨滴进入所述测量装置；人字形不锈钢三通管，其入口端与所述PM_2.5切割头连接，将进入的颗粒物分为两路输出；流量控制器，分别设置在所述人字形不锈钢三通管的出口端，用于控制进入颗粒物的流量；颗粒物散射仪，其入口分别经不锈钢管和干燥管与所述流量控制器连接，用于获得颗粒物散射系数，并传输至智能电子控制终端；粒径谱仪，经不锈钢三通管的分流管与具有所述干燥管的所述颗粒物散射仪的出口连接，用于测量颗粒物数谱浓度，并传输至所述智能电子控制终端；所述智能电子控制终端，还分别与所述流量控制器、所述颗粒物散射仪连接并控制其工作；根据接收到的所述颗粒物散射系数、所述颗粒物数谱浓度计算得到大气颗粒物中总含水量。

进一步，所述PM_2.5切割头包括：防雨防虫帽、浮尘收集器、除雨器和PM_2.5颗粒撞击板；

所述PM_2.5颗粒撞击板设置在筒状结构的连接座的顶部，该连接座的底部与所述人字形不锈钢三通管连接；