一種大氣活性氣態(tài)汞的被動采樣裝置及其采樣方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及大氣監(jiān)測技術領域，更具體地說涉及一種大氣活性氣態(tài)汞的被動采樣裝置及其采樣方法。
【背景技術】
[0002]未是毒性最強的重金屬和污染物之一，已經被我國政府和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署、世界衛(wèi)生組織、歐盟及美國環(huán)境保護署等機構列為優(yōu)先控制污染物。由于特殊的物理化學性質，汞是唯一主要以氣相形式存在于大氣中的重金屬元素，并能通過大氣輸送擴散成為全球性污染物。作為環(huán)境中汞傳輸?shù)淖钪饕ǖ?，大氣在全球汞的生物地球化學循環(huán)中起著極其重要的作用。汞在大氣中的存在形式主要有元素形態(tài)汞(GEM，零價態(tài)，占大氣氣態(tài)總汞90%以上)，活性氣態(tài)汞(RGM，二價態(tài))(如HgCl2, HgBr2, HgO, Hg (OH) 2等)和顆粒態(tài)汞(PHg, 二價態(tài)為主)?；钚詺鈶B(tài)汞和顆粒態(tài)汞盡管在大氣總汞中所占的比例較小，但由于活性氣態(tài)汞具有更高的干沉降和濕沉降速率，因此沉降到地表的汞以活性氣態(tài)汞為主，因而在汞的全球生物地球化學循環(huán)中也起到重要作用。從某種程度上說，大氣元素汞跟其他形態(tài)汞(活性氣態(tài)汞和顆粒態(tài)汞)之間的相互轉化很大程度上決定了汞在自然環(huán)境中的長距離迀移和歸趨過程。因此，監(jiān)測大氣中活性氣態(tài)汞的濃度對于空氣污染的治理和進一步了解大范圍汞的歸趨特征具有重要意義。
[0003]常規(guī)的大氣活性氣態(tài)未主動米樣方式依靠氣泵在短時間內米集大量氣體，并用活性炭等吸附介質將其中的活性氣態(tài)汞捕集后進行測定。傳統(tǒng)的主動采樣方式依賴電力供應作為動力來源，不適用于偏遠地區(qū)的采樣監(jiān)測；監(jiān)測點位覆蓋的范圍有限，不適合大范圍的采樣布設；對采樣人員要求較高，需要研宄人員長期值守操作。被動采樣裝置可以利用自然風力或是擴散機理，在監(jiān)測的大氣環(huán)境中放置一段時間后，使大氣中的目標污染物被捕集在合適的吸附介質上，當目標污染物收集到一定量后進行分析測定。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術中的不足，傳統(tǒng)的主動采樣方式依賴電力供應作為動力來源，不適用于偏遠地區(qū)的采樣監(jiān)測，監(jiān)測點位覆蓋的范圍有限，不適合大范圍的采樣布設，提供了一種大氣活性氣態(tài)汞的被動采樣裝置，本發(fā)明不依賴外界電源，以風力作為動力來源，放置在合適的地點后無需人值守，可監(jiān)測長時間尺度內的污染物濃度情況，與主動采樣相比，被動采樣技術在采樣點的布設方面具有更大的靈活性，可以進行大范圍的樣點布設和監(jiān)測，相關成本也更低。
[0005]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術中的不足，還提供了一種大氣活性氣態(tài)汞的被動采樣方法。
[0006]本發(fā)明的目的通過下述技術方案予以實現(xiàn)。
[0007]一種大氣活性氣態(tài)汞的被動采樣裝置，包括風向標、前端進氣管、進氣管連接口、后端進氣管、轉動軸以及活性氣態(tài)汞捕集管，所述風向標通過固定架分別與所述前端進氣管以及所述后端進氣管相連，所述前端進氣管以及所述后端進氣管通過所述進氣管連接口相連，所述前端進氣管的入口處設置有凹形槽，所述后端進氣管采用L形中空的圓柱形結構，所述后端進氣管的垂直端口通過所述轉動軸與所述活性氣態(tài)汞捕集管上端相連，所述活性氣態(tài)汞捕集管包括捕集管外管、捕集管內管、固定架以及遮雨蓋，所述捕集管外管與所述轉動軸相連，所述捕集管外管通過內外管黏合點與所述捕集管內管相連，且捕集管外管與捕集管內管同軸設置；所述捕集管外管外側均勻的設置有所述固定架，所述遮雨蓋設置在所述捕集管外管下端，在所述遮雨蓋上設置有通孔，所述捕集管外管的內側以及所述捕集管內管的外側采用磨砂結構。
[0008]所述風向標包括箭首、箭身以及箭尾，所述箭首采用三角形結構，所述箭首的高為10-30mm，所述箭身采用矩形結構，所述箭身的長度為150_250mm，所述箭身的寬度為15-25mm，所述箭尾采用梯形結構，所述箭尾的高度為20_40mm，優(yōu)選的，所述箭首的高為20mm，所述箭身的長度為200mm，所述箭身的寬度為20mm，所述箭尾的高度為30mm。
[0009]所述固定架采用不銹鋼矩形結構，所述固定架的高度為5-25mm，優(yōu)選的，所述固定架的高度為15mm。
[0010]所述前端進氣管采用中空的圓柱形結構，所述前端進氣管的長度為40-60_，所述前端進氣管的內徑為10_30mm，所述前端進氣管的管壁厚度為l_3mm，所述凹形槽的水平長度為15-35mm，所述凹形槽的高度為5_25mm，所述前端進氣管的尾部設置有第一外螺紋，所述進氣管連接口包括連接口前端、玻璃砂板以及連接口后端，所述連接口前端采用中空的圓柱形結構，所述連接口前端的長度為15-25mm，所述連接口前端的內徑為10_30mm，所述連接口前端的內側設置有第一內螺紋，所述連接口前端通過所述第一內螺紋與所述第一外螺紋與所述前端進氣管相連，所述玻璃砂板采用直徑為0.05-0.35mm的玻璃顆粒在高溫下粘接成墊片狀，所述玻璃砂板的厚度為3-8mm，所述玻璃砂板的直徑為10_30mm，所述玻璃砂板鑲嵌在所述進氣管連接口的后半部，所述連接口后端采用中空的圓柱形結構，所述連接口后端的長度為15-25_，所述連接口后端的內徑為10-30_，所述連接口后端的內側設置有第二內螺紋，所述后端進氣管的水平端口外側設置有第二外螺紋，所述連接口后端通過所述第二內螺紋與所述第二外螺紋與所述后端進氣管相連，所述后端進氣管的垂直端口外側設置有第三外螺紋，所述后端進氣管水平部分的長度為40-60mm，所述后端進氣管垂直部分長度為50-70_，所述后端進氣管的內徑為15-25_，所述后端進氣管的管壁厚度為l_3mm，優(yōu)選的，所述前端進氣管的長度為50mm，所述前端進氣管的內徑為20mm，所述前端進氣管的管壁厚度為2mm，所述凹形槽的水平長度為25mm，所述凹形槽的高度為15mm，所述連接口前端的長度為20mm，所述連接口前端的內徑為20mm，所述玻璃砂板采用直徑為
0.2mm的玻璃顆粒在高溫下粘接成墊片狀，所述玻璃砂板的厚度為5mm，所述玻璃砂板的直徑為20mm，所述連接口后端的長度為20mm，所述連接口后端的內徑為20mm，所述后端進氣管水平部分的長度為50mm，所述后端進氣管垂直部分長度為60mm，所述后端進氣管的內徑為20mm，所述后端進氣管的管壁厚度為2mm。
[0011 ] 所述玻璃砂板通過聚乙烯材質的塑料接口固定在所述進氣管連接口的后半部上。所述玻璃砂板能夠分離大氣中的顆粒物，使得分離后的氣相進入活性氣態(tài)汞捕集管。所述玻璃砂板可以分離不同粒徑的大氣顆粒物，例如總懸浮顆粒物(TSP)、PM10(空氣動力學當量質量中位徑等于10 μm的懸浮顆粒物)、PM2.5(空氣動力學當量質量中位徑等于2.5μ??的懸浮顆粒物)等。
[0012]所述轉動軸采用中空的圓柱形結構，所述轉動軸頂端內側設置有第三內螺紋，所述轉動軸通過所述第三內螺紋以及所述第三外螺紋與所述后端進氣管相連，所述轉動軸下端外側設置有第四外螺紋，所述轉動軸的內徑為15-25mm，所述轉動軸的外徑為20_30mm，優(yōu)選的，所述轉動軸的內徑為20mm，所述轉動軸的外徑為25mm。
[0013]所述捕集管外管采用中空的圓柱形結構，所述捕集管外管頂端內側設置有第四外螺紋，所述捕集管外管通過所述第四外螺紋以及所述第四內螺紋與所述轉動軸相連，所述捕集管外管的長度為150-250mm，所述捕集管外管的內徑為20_30mm，所述捕集管內管采用圓柱形結構，所述捕集管內管的長度為150-200mm，所述捕集管內管的外徑為15_25mm，所述捕集管內管與所述捕集管外管之間的距離為1.5-3.5_，優(yōu)選的，所述捕集管外管的長度為200mm，所述捕集管外管的內徑為25mm，所述捕集管內管的長度為2.5mm。
[0014]一種利用大氣活性氣態(tài)汞的被動采樣裝置進行的被動采樣方法，按照下述步驟進行:
[0015]步驟1，按照比例將氯化鉀固體溶解到蒸餾水中，得到0.1-0.3mol/L的氯化鉀溶液；
[0016]步驟2，用所述步驟I中得到的氯化鉀溶液，潤洗所述捕集管外管內側以及所述捕集管內管外側3-5次，得到經過潤洗的所述活性氣態(tài)汞捕集管；
[0017]步驟3，將所述步驟2中得到的經過潤洗的所述活性氣態(tài)汞捕集管與所述風向標、所述前端進氣管、所述進氣管連接口、所述后端進氣管以及所述轉動軸相連后，放置于待檢測的位置即可；
[0018]步驟4，所述步驟3中所得的被動采樣裝置在野外放置一段時間之后，需使用所述步驟I中得到的0.1-0.3mol/L的氯化鉀溶液對所述活性氣態(tài)汞捕集管再次進行潤洗。
[0019]所述步