[发明专利]一种气溶胶-云雾综合监测系统

说明书

本发明涉及一种气溶胶‑云雾综合监测系统，包括云雾滴进样单元、气溶胶‑云雾分粒径进样单元、加热单元、第一干燥单元、第二干燥单元、旁路气路、补气气路、分流单元和计算机控制模块；云雾滴进样单元和加热单元连接，气溶胶‑云雾分粒径进样单元和加热单元连接；加热单元和旁路气路连接，加热单元与第一干燥单元连接；第一干燥单元与补气气路连接，第一干燥单元与第二干燥单元连接；第二干燥单元与分流单元连接；云雾滴进样单元、气溶胶‑云雾分粒径进样单元、补气气路、旁路气路和分流单元均与计算机控制模块电性连接。本发明可以准确地测量云滴的物理化学性质和理解气溶胶‑云相互作用，属于环境监测技术。

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，具体涉及一种气溶胶-云雾综合监测系统。

背景技术

在过饱和水汽条件下，气溶胶粒子能够作为凝结核形成云雾中的液滴，从而影响云雾的微物理特性。气溶胶-云相互作用是当前全球气候变化研究当中重要的不确定性来源之一。气溶胶形成云滴的能力与其粒径大小和化学组分等物理化学特性有关，由于物理化学特性的差异，在特定的云雾过饱和比条件下，一部分气溶胶能够形成云滴，为活化颗粒物，而剩余的气溶胶不能活化形成云滴，但仍然可以吸湿增长，为间隙颗粒物，这两种颗粒物与云雾的相互作用存在着较大的差异。但当云雾的过饱和比条件改变，或者间隙颗粒物通过化学过程导致粒径和化学组分改变，也有可能能够活化成为云滴，同时云雾过程又会影响活化成为云滴的颗粒物的化学组分。因此，在有云雾过程的气溶胶观测当中需要对这两种气溶胶颗粒物进行区分，同时进行实时监测，以量化不同类型颗粒物对云雾过程的影响，以及研究云雾过程对颗粒物性质的动态影响。

目前气溶胶观测当中，室内测量仪器无法在环境状态的相对湿度条件下进行测量，需要将环境空气干燥到一定相对湿度(RH)后进行测量，从而获得干燥状态这一统一相对湿度标准下的测量数据。而在有云雾过程的观测当中，将采集到的环境气溶胶颗粒物进行统一的干燥后，仪器无法区分干燥后的颗粒物是来自活化颗粒物还是间隙颗粒物，从而无法准确地测量云滴的物理化学特性及间歇气溶胶的物理化学特性。

在环境状态下，PM_2.5切割器可以采集间隙颗粒物，PM₁₀切割器可以采集间隙颗粒物和粒径小于10μm的活化颗粒物，直接采集室外空气(TSP采样)可以采集所有类型的颗粒物。地面逆流式虚拟撞击式入口系统(Ground-based Counterflow Virtual Impactor Inlet，GCVI)可以采集粒径在7-15μm以上的云滴。如果结合后续的单颗粒观测仪器，可以实现单颗粒云滴的测量。基于此，通过PM_2.5和PM₁₀两路气路观测值的差分，能够实现2.5到10μm左右之间的云滴测量，弥补GCVI不能囊括7微米以下云滴采集的缺点；通过PM₁₀和TSP两路气路观测值的差分，能够实现10μm以上云滴的测量。那么通过PM_2.5、PM₁₀切割器和TSP采样的实时切换(三路切换系统)，能够提供较好的云雾监测。但三路切换只能观测到云滴内气溶胶的综合性质，比如谱型、总体化学质量、云凝结核浓度，但无法进行单颗粒云滴的直接区分。而单颗粒测量能够直接研究云雾过程对颗粒物性质的影响，比如对黑碳包括状态的详细研究等。因此，GCVI不可替代，尤其是仪器中包含单颗粒监测仪器时。在该套进样系统中，GCVI和三路切换体系构成了一个完整的整体，与各种先进仪器结合，能够实现气溶胶和云雾物理化学特性演变及其相互作用的全方位综合测量。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种可以准确地测量云滴的物理化学性质和理解气溶胶-云相互作用的气溶胶-云雾综合监测系统。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：